Звук, который притягивает: удивительное свойство антиферромагнетика

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Оффтопик

В нашем повседневном опыте мы привыкли к тому, что звук и магнетизм — это два разных феномена, которые не имеют ничего общего друг с другом. Однако, в некоторых материалах, эти явления могут тесно взаимодействовать, порождая новые и неожиданные эффекты. Один из таких эффектов — это появление магнитных моментов у звуковых волн, или фононов.

Фононы — это квазичастицы, связанные с колебаниями атомов в кристаллической решетке. Фононы могут переносить импульс и угловой момент, но обычно считается, что они не имеют магнитных моментов. Однако, недавно ученые из Нанкинского университета и Китайской академии наук обнаружили, что в антиферромагнетике Fe2Mo3O8 фононы обладают гигантскими магнитными моментами, усиленными спиновыми флуктуациями.

Автор: Bing image creator

Антиферромагнетик — это материал, в котором атомы имеют противоположные направления своих спиновых моментов в соседних слоях решетки. В результате, суммарный магнитный момент материала равен нулю. Однако, при повышении температуры, спины начинают колебаться и нарушать антиферромагнитный порядок. Эти колебания называются спиновыми флуктуациями.

Спиновые флуктуации могут влиять на свойства фононов через различные типы спин-решеточного взаимодействия. Спин-решеточное взаимодействие — это процесс, при котором изменение положения атомов в решетке приводит к изменению спинового состояния или наоборот. В частности, спин-решеточное взаимодействие может вызывать эффект Зеемана для фононов.

Эффект Зеемана — это расщепление энергетических уровней частицы под действием внешнего магнитного поля. Этот эффект хорошо известен для электронов, которые имеют собственные магнитные моменты. Однако, если фононы также имеют магнитные моменты, то они тоже должны подвергаться эффекту Зеемана.

Автор: Bing image creator

Именно этот эффект использовали исследователи для измерения магнитных моментов фононов в Fe2Mo3O8. Они применили два основных метода: магнито-рамановскую спектроскопию и неупругое рассеяние нейтронов. Эти методы позволили им определить фононную природу пары низкоэнергетических возбуждений при 42 см-1 (5.3 meV) в однокристаллах Fe2Mo3O8. Затем они измерили скорость сдвига частоты фононов в зависимости от величины и направления внешнего магнитного поля. Из этого сдвига они вычислили магнитные моменты фононов.

Оказалось, что магнитные моменты фононов в Fe2Mo3O8 очень велики и достигают 0.68 Бора (единица измерения магнитного момента). Это почти сравнимо с магнитным моментом электрона, равным 1 Бору. Кроме того, магнитные моменты фононов сильно зависят от температуры и увеличиваются на 600% вблизи критической температуры, при которой материал переходит из антиферромагнитной фазы в парамагнитную.

Эти результаты свидетельствуют о том, что спиновые флуктуации играют ключевую роль в формировании магнитных моментов фононов. Спиновые флуктуации создают динамические магнитные поля, которые воздействуют на фононы и вызывают их расщепление. Таким образом, фононы становятся не только переносчиками звука, но и магнетизма.

Открытие гигантских магнитных моментов фононов в антиферромагнетике открывает новые перспективы для изучения связи между звуком и магнетизмом. Эта связь может быть использована для управления магнитными динамикой с помощью звуковых волн, а также для создания новых спинтронных устройств, основанных на магнитных свойствах фононов.

2 комментария

C
«Эта связь может быть использована для управления магнитными динамикой „
Так всё же для управления чем может быть использована?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему советские грузовики ценили в капстранах

Сегодня как-то принято считать, что советские автомобили — так себе, спросом за рубежом не пользовались ввиду невысокого качества. Однако, это не совсем верно: во времена СССР на экспорт...

Как рождаются и исчезают голубые ледяные пещеры Исландии

У ледяной пещеры может быть название, сотни фотографий и знакомый проводникам вход, но всё это не гарантирует, что через год она останется на месте. Вместо синего свода иногда обнаруживается...

Гаджеты и авто агента 007: как суперавтомобили и технологии Бондианы стали нашей реальностью

5 октября весь мир отмечает Всемирный день Джеймса Бонда — дату, приуроченную к мировой премьере первого фильма франшизы «Доктор Ноу» в 1962 году. За прошедшие шесть десятилетий...

«Орбита-107-стерео»: последний стационарный бобинник СССР

У меня не было в собственности этого магнитофона: слишком высокая цена не позволяла стать счастливым обладателем аппарата первого класса. Однако, познакомиться с ним все же пришлось: в 1980-е...

Некоторые пресноводные черепахи проводят зиму подо льдом почти без обычного дыхания: как организм переживает месяцы холода

Зимой небольшой северный пруд может выглядеть совершенно безжизненным. Поверхность закрыта льдом, вода у дна почти не движется, а доступ к воздуху исчезает на недели и даже месяцы. Для...

Первичные черные дыры оказались пятимерными: как квантовая нестабильность вытолкнула их из нашего пространства

Современная астрофизика подошла к рубежу, за которым фундаментальные представления об устройстве пространства требуют пересмотра. Главное противоречие космологии заключается в том, что все видимое...