Vědci z ETH Zurich objevili nový typ magnetismu. Experimenty ukazují, že uměle vyrobený materiál se stává magnetickým prostřednictvím mechanismu, který dosud nebyl viděn.
Nejběžněji známá forma magnetismu – druh, který lepí věci na vaši ledničku – se nazývá feromagnetismus, který vzniká, když rotace všech elektronů v materiálu míří stejným směrem. Existují však i jiné formy, jako je paramagnetismus, slabší verze, ke které dochází, když se elektron točí v náhodných směrech.
V nové studii vědci ETH objevili zvláštní novou formu magnetismu. Výzkumníci zkoumali magnetické vlastnosti moaré materiálů, experimentálních materiálů vyrobených vrstvením dvourozměrných plátů diselenidu molybdenu a disulfidu wolframu. Tyto materiály mají mřížkovou strukturu, která může obsahovat elektrony.
Aby tým zjistil, jaký typ magnetismu tyto moaré materiály mají, nejprve do nich „nalil“ elektrony aplikací elektrického proudu a neustálým zvyšováním napětí. Poté, aby změřili jeho magnetismus, osvítili materiál laserem a měřili, jak silně se toto světlo odráží pro různé polarizace, což může odhalit, zda rotace elektronu míří stejným směrem (indikuje feromagnetismus) nebo náhodnými směry (pro paramagnetismus).
ETH Curych
Zpočátku materiál vykazoval paramagnetismus, ale jak tým přidal více elektronů do mřížky, ukázal se náhlý a neočekávaný posun a stal se feromagnetickým. Je zajímavé, že k tomuto posunu došlo přesně tehdy, když se mřížka zaplnila za jeden elektron na místo mřížky, což vyloučilo výměnnou interakci – obvyklý mechanismus, který řídí feromagnetismus.
„To byl pozoruhodný důkaz nového typu magnetismu, který nelze vysvětlit výměnnou interakcí,“ řekl Ataç Imamoğlu, hlavní autor studie.
Tým navrhl jiný mechanismus: když více než jeden elektron vstoupí do mřížkových míst, spárují se do částic nazývaných „doublony“, které nakonec zaplní celou mřížku pomocí kvantového tunelování. Jak to dělají, elektrony budou minimalizovat svou kinetickou energii, což dělají vyrovnáním svých rotací, a proto produkují feromagnetismus. Tento „kinetický magnetismus“ byl teoreticky předpovídán po desetiletí, ale dříve nebyl pozorován u pevných materiálů.
Vědci plánují tento jev prozkoumat blíže, včetně toho, zda jej lze dosáhnout při vyšších teplotách. Koneckonců, pro tento experiment musel být materiál ochlazen na zlomek nad absolutní nulou.
Výzkum byl publikován v časopise Příroda.
Zdroj: ETH Zurich
Čerpáme z těchto zdrojů: google.com, science.org, newatlas.com, wired.com, pixabay.com
