Natuklasan ng mga Physicist ang Kakaibang Bagong Magnetoelectric na Epekto

Hindi karaniwan, ang mga de-koryenteng at magnetikong katangian ng isang partikular na kristal ay magkakaugnay – ang kababalaghan ay natuklasan at ipinaliwanag sa TU Wien (Vienna).

Ang kuryente at pang-akit ay malapit na nauugnay: Ang mga linya ng kuryente ay bumubuo ng isang magnetic field, ang umiikot na mga magnet sa isang generator ay bumubuo ng elektrisidad. Gayunpaman, ang kababalaghan ay mas kumplikado: ang mga de-koryenteng at magnetikong katangian ng ilang mga materyales ay magkakaugnay din. Ang mga katangian ng kuryente ng ilang mga kristal ay maaaring maapektuhan ng mga magnetic field at kabaliktaran. Sa kasong ito ang isang “magnetoelectric effect” ay binibigkas. Gumaganap ito ng mahalagang papel na pang-teknolohikal, halimbawa sa ilang mga uri ng sensor o sa paghahanap ng mga bagong konsepto ng imbakan ng data.

Isang espesyal na materyal ang iniimbestigahan kung saan walang magnetoelectric na epekto ang aasahan sa unang tingin. Ngunit maingat na eksperimento ay ipinapakita na ang epekto ay maaaring sundin sa materyal na ito, gumagana lamang ng ganap na naiiba mula sa normal. Maaari itong kontrolin nang napaka tumpak: Kahit na ang maliliit na pagbabago sa direksyon ng magnetic field ay maaaring baguhin ang mga de-koryenteng katangian ng materyal sa isang ganap na naiibang estado.

Kinokontrol ng simetrya ang pagkabit

Propesor ng Institute of Solid State Physics sa TU Wien. “Kung ang mga elektrikal at magnetikong katangian ng isang kristal ay isinama ay nakasalalay sa panloob na mahusay na proporsyon ng kristal,” sabi ni Andrei Pimenov. “Kung ang kristal ay may mataas na antas ng mahusay na proporsyon, ibig sabihin, ang isang gilid ng kristal ay eksaktong isang imahe ng salamin ng iba pa, para sa mga kadahilanang panteorya ay hindi maaaring maging isang epekto ng magnetoelectric.”

Lukas weymann

Lukas Weymann sa lab sa TU Wien. Kredito: TU Wien

Nalalapat ito sa kristal na pinag-aralan nang detalyado – isang langazide na gawa sa lanthanum, gallium, silikon, at oxygen at na-doped ng mga holmium atoms. “Ang istrakturang kristal ay napaka-simetriko na hindi nito dapat talagang pahintulutan ang anumang mga epekto ng magnetoelectric. At pagdating sa mahina na mga magnetikong larangan, talagang walang koneksyon sa mga de-koryenteng katangian ng kristal, “sabi ni Andrei Pimenov. Ngunit kung taasan natin ang lakas ng magnetic field, may isang pambihirang mangyayari: Ang mga atom ng Holmium ay nagbabago ng kanilang estado sa kabuuan at nakakakuha ng isang magnetikong sandali. Pinaghihiwa nito ang panloob na mahusay na proporsyon ng kristal. “

Mula sa isang pulos geometriko na pananaw, ang kristal ay simetriko pa rin, ngunit ang pang-akit ng mga atomo ay dapat ding isaalang-alang, at ito ang sumira sa mahusay na proporsyon. Samakatuwid, ang elektrikal na polarisasyon ng kristal ay maaaring mabago ng isang magnetic field. “Ang polarisasyon ay ang bahagyang pag-aalis ng positibo at negatibong singil sa kristal na may paggalang sa bawat isa,” paliwanag ni Pimenov. “Madali itong makamit sa pamamagitan ng isang electric field, ngunit dahil sa epekto ng magnetoelectric, posible rin itong gamitin ang magnetic field.”

Hindi ito ang lakas, ito ang direksyon

Kung mas malakas ang magnetic field, mas malakas ang epekto nito sa electrical polarisezation. “Ang ugnayan sa pagitan ng polariseytasyon at lakas ng magnetic field ay humigit-kumulang na linear, at ito ay hindi pangkaraniwan,” sabi ni Andrei Pimenov. Gayunpaman, kung ano ang kapansin-pansin ay ang ugnayan sa pagitan ng polariseytasyon at ng direksyon ng magnetic field ay ganap na hindi linya. Kung binago mo ng bahagya ang direksyon ng magnetic field, ang polariseysyon ay maaaring tuluyan nang lumipat. Ito ay isang bagong anyo ng dating hindi kilalang epekto ng magnetoelectric. “Kaya, ang isang maliit na paikutin ay maaaring magpasya kung ang magnetic field ay maaaring baguhin ang elektrikal na polariseysyon ng kristal.”

Posibilidad ng mga bagong teknolohiya ng imbakan

“Ang epekto ng magnetoelectric ay gaganap ng lalong mahalagang papel para sa iba’t ibang mga teknolohikal na aplikasyon,” sabi ni Andrei Pimenov. “Sa susunod na hakbang, sa halip na palitan ang mga katangian ng kuryente ng magnetic field, susubukan naming palitan ang mga magnetikong katangian ng isang electric field. Sa prinsipyo, ito ay maaaring posible sa eksakto sa parehong paraan. “

Kung ito ay matagumpay, ito ay magiging isang promising bagong paraan ng pag-iimbak ng data sa mga solido. Kinakailangan ang mga patlang na magnetik ngayon sa mga alaalang pang-magnetiko, tulad ng mga computer hard drive, paliwanag ni Pimenov. Ang mga ito ay gawa sa mga magnetic coil na nangangailangan ng medyo malaking halaga ng enerhiya at oras. Kung mayroong isang direktang paraan upang baguhin ang mga magnetikong katangian ng solidong memorya ng estado na may isang electric field, ito ay magiging isang tagumpay. “

Pinagmulan: Lukas Weymann, Lorenz Bergen, Thomas Kain, Anna Pimenov, Alexey Shuvaev, Evan Constable, David Szaller, Boris V. Mill, Artem M. Kuzmenko, Vsevolod Yu. Ivanov, Nadezhda V.Kostyuchenko, Alexander I. Popov, Anatoly K. Zvezdin, Andrei Pimenov, Alexander A. Mukhin at Maxim Mostovoy, 7 Setyembre 2020, npj Mga Kagamitan sa Dami.
DOI: 10.1038 / s41535-020-00263-9

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Mga bloke ng dami ng gusali para sa mga kakaibang elektronikong katangian ng magnetiko at magnetiko

Ang mga metal ng paglipat ay naka-crosslink sa graphene ng isang form ng electron beam na nangangako ng mga bloke ng kabuuan ng gusali....

Global Warming Threatens Food Chains – “Ang Epekto ay Maaaring Maging Mahusay”

Sinuri ng pag-aaral ang plankton sa mga lawa ng tubig-tabang na nahantad sa pitong taon ng pang-eksperimentong init. Kredito: University of Exeter Ang pagtaas...

Pagbotelya ng Pinakalamig na Plasma sa Daigdig upang Ipakita ang mga Lihim ng Lakas ng Fusion

Ang mag-aaral na nagtapos sa Rice University na si Grant Gorman ay nagtatrabaho sa Rice's Ultracold Atoms at Plasmas Lab. Larawan: Jeff Fitlow...

Pakiramdam ng Paglahok sa Susi sa Pagsulong

Ang mga mag-aaral ng high school ay lalo na na uudyok sa loob ng paaralan kung sa palagay nila kabilang sila sa kanilang paaralan. Maaaring...

Ang mga mananaliksik ay nagkakaroon ng mas mabilis na pagtatasa ng network upang mapahusay ang mga referral algorithm at mga paghahanap sa web

Ang mga mananaliksik ng MIT ay bumuo ng software upang mas mahusay na patakbuhin ang mga aplikasyon ng grapiko sa isang saklaw ng hardware...

Newsletter

Subscribe to stay updated.