Ученые открыли новую странную форму магнетизма

Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH) открыли новый тип магнетизма. Эксперименты показывают, что искусственно изготовленный материал становится магнитным с помощью ранее не фиксированного механизма.

• Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил загадочную "пушистую" планету, на которой идут песчаные дожди

Детали

Самая распространенная форма магнетизма, держащая магнитики на вашем холодильнике – это ферромагнетизм, который возникает, когда все электроны в материале повернуты одной стороной. Но есть и другие формы, такие как парамагнетизм, более слабая версия, которая возникает, когда вращения электрона указывают в случайных направлениях.

В новом исследовании ученые ETH обнаружили новую странную форму магнетизма. Исследователи изучали магнитные свойства муаровых материалов, экспериментальных материалов, изготовленных путем складывания двумерных листов молибдена диселенида и дисульфида вольфрама. Эти материалы имеют структуру решетки, которая может содержать электроны.

Чтобы узнать, каким типом магнетизма обладают эти муаровые материалы, команда сначала "влила" в них электроны, применив электрический ток и постоянно увеличивая напряжение. Затем, чтобы измерить магнетизм, они направили лазер на материал и измерили, насколько сильно этот свет отражается для разных поляризаций, что может показать, вращаются ли электроны в одном направлении (что указывает на ферромагнетизм) или в случайных направлениях (для парамагнетизма).

Сначала материал демонстрировал парамагнетизм, но когда команда добавила больше электронов в решетку, он продемонстрировал внезапный и неожиданный сдвиг, став ферромагнитным. Интересно, что это смещение произошло именно тогда, когда решетка заполнялась более чем одним электроном на каждое место решетки, что исключало обменное взаимодействие – обычный механизм, управляющий ферромагнетизмом.

Ведущий автор исследования Атач Имаоглу отметил, что это было поразительным доказательством нового типа магнетизма, которое невозможно объяснить обменным взаимодействием.

Команда предложила другой механизм: когда более одного электрона попадает в узел решетки, они объединяются в частицы, которые называются "дублонами", которые в конечном итоге заполняют всю решетку через квантовое туннелирование. Однако когда они это делают, электроны минимизируют свою кинетическую энергию, выравнивая свои спины (вращения), создавая таким образом ферромагнетизм. Этот кинетический магнетизм теоретически предусматривался десятилетиями, но раньше не наблюдался в твердых материалах.

Исследователи планируют более внимательно изучить это явление, включая, можно ли его достичь при более высоких температурах. В конце концов, для этого опыта материал необходимо было охладить на долю выше абсолютного нуля.

Ранее астрономы заметили древнейшую черную дыру из когда-либо обнаруженных, которая может пролить свет (как бы это парадоксально ни звучало) на секреты ранней Вселенной.