Fyzici objavili zvláštnu novú formu magnetizmu v rámci „magnetického grafénu“

(LAGUNA DESIGN/Getty Images)

Od detstva nás učia, že svet existuje v troch fyzických dimenziách. To je z väčšej časti pravda, ale preskakuje to niečo celkom fascinujúce: zvláštny dvojrozmerný svet materiálov nanorozmerov, ako je „zázračný materiál“. grafén .

Grafén a jeho skonštruovanie, jednovrstvové náprotivky v skutočnosti existujú v troch dimenziách, aj keď len sotva – sedia presne na okraji, atómovo povedané. Je to preto, že tieto takzvané 2D materiály majú hrúbku iba jedného atómu a stelesňujú neuveriteľnú štrukturálnu tenkosť, ktorá im prepožičiava najrôznejšie podivné schopnosti.

Toto vidíme vimpozantná sila grafénua spôsobom, akým topribližuje supravodivosť.



Veci sú ešte podivnejšiekeď sa grafén spriatelí: stohujte listy tohto dvojrozmerného materiálu do trojvrstvového sendviča s vysokým obsahom troch atómov aObjavila sa vzácna forma magnetizmu.

Teraz v a nové štúdium Vedci pod vedením fyzikov z University of Cambridge dokázali vedci rovnaký druh magnetického výkonu s iným dvojrozmerným materiálom nazývaným trisulfid fosforu železa (FePS3).

(Univerzita v Cambridge)

Hore: Ilustrácia magnetickej štruktúry sulfidu fosforečného železa (FePS3), dvojrozmerný materiál, ktorý po stlačení prechádza z izolátora na kov.

FePS3nie je to isté ako grafén – ktorý sa skladá z jedinej vrstvy atómov uhlíka – ale často sa mu hovorí „magnetický grafén“ kvôli jeho záhadným schopnostiam v ultratenkých, vrstvených rozmeroch.

V predchádzajúce štúdium niektorí z tých istých výskumníkov tím zistil, že keď sa stlačili vrstvy FePS3boli vystavené vysokým úrovniam tlaku, materiál prešiel z izolátora, ktorý bráni toku elektrónov, do kovového stavu, v ktorom sa stal vodičom.

Výskumníci však stále úplne nepochopili, čo je základom magnetického správania tohto „magnetického grafénu“ pod tlakom, pretože sa očakávalo, že FePS3by prestal byť magnetický, keď vstúpi do kovového stavu.

'Chýbajúci kúsok však zostal, magnetizmus,' hovorí kvantový fyzik Matthew Coak.

'Bez experimentálnych techník schopných skúmať znaky magnetizmu v tomto materiáli pri tak vysokom tlaku, náš medzinárodný tím musel vyvinúť a otestovať naše vlastné nové techniky, aby to bolo možné.'

Podľa nového výskumu FePS3si zachováva svoj magnetizmus pod extrémne vysokým tlakom v dôsledku novoobjaveného druhu magnetizmu, ktorý stále existuje počas kovovej fázy.

'Na naše prekvapenie sme zistili, že magnetizmus prežíva a je nejakým spôsobom posilnený,' vysvetľuje vedúci výskumník a fyzik Siddharth Saxena, vedúci skupiny v Cambridge's Cavendish Laboratory.

'Je to neočakávané, pretože novo voľne sa pohybujúce elektróny v novo vodivom materiáli už nemôžu byť viazané na ich materské atómy železa, čím sa tam generujú magnetické momenty - pokiaľ vedenie nepochádza z neočakávaného zdroja.'

Aj keď ešte nemáme všetky odpovede na to, čo sa tu deje, zdá sa, že počas stláčania je „točenie“ elektrónov v materiáli zdrojom magnetizmu – a jav sa dá vyladiť v závislosti od tlaku FePS.3podlieha.

Zatiaľ čo výsledky sú v rozpore s predchádzajúcimi pozorovaniami o tom, ako by sa mal tento materiál správať, prekvapenia, ktoré sa tu nachádzajú, naznačujú, že by sme mohli byť schopní ešte viac vylepšiť magnetický grafén a jemu podobné – potenciálne nájsť materiály, ktoré podporujú supravodivosť kvôli týmto exotickým formám magnetizmu ešte úplne nerozumieme.

'Nevieme presne, čo sa deje na kvantovej úrovni, ale zároveň s tým môžeme manipulovať,' hovorí Saxena .

'Je to ako tie slávne 'neznáme neznáme': otvorili sme nové dvere vlastnostiam kvantových informácií, ale ešte nevieme, aké by tieto vlastnosti mohli byť.'

Zistenia sú uvedené v Fyzický prehľad X .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.