V symetrickom kryštáli bol objavený nový zvláštny magnetoelektrický efekt

(Kyslík / Moment / Getty Images)

Magnetizmus a elektrina sú vo vede prepojené mnohými zvláštnymi a úžasnými spôsobmi, vrátane fascinujúcich magnetoelektrický efekt viditeľné v niektorých kryštáloch – kde elektrické vlastnosti kryštálu môžu byť ovplyvnené magnetickým poľom a naopak.

Teraz sa veci stali ešte podivnejšími, pretože vedci objavili úplne nový magnetoelektrický efekt v symetrickom kryštáli – a nemalo by to byť možné.

Účinok sa zistil v špecifickom type kryštálu nazývaného a langasite , ktorý sa skladá z lantánu, gália, kremíka a kyslíka, plus holmium atómov.



Dôležité je, že tento konkrétny kryštál má symetrickú štruktúru, o ktorej sa predpokladá, že vylučuje možnosť spojenia medzi magnetizmom a elektrinou.

„Či sú elektrické a magnetické vlastnosti kryštálu spojené alebo nie, závisí od vnútornej symetrie kryštálu,“ hovorí fyzik Andrej Pimenov , z Viedenskej technickej univerzity (TU Wien) v Rakúsku.

'Ak má kryštál vysoký stupeň symetrie, napríklad ak jedna strana kryštálu je presne zrkadlovým obrazom druhej strany, potom z teoretických dôvodov nemôže existovať žiadny magnetoelektrický efekt.'

V tomto prípade to bolo iné: symetrický kryštál nielenže dokázal vyvolať magnetoelektrický efekt, ale išlo o typ efektu, ktorý sa predtým nevidel.

Vedci tvrdia, že zatiaľ čo symetria bola zachovaná v geometrickom zmysle, magnetizmus atómov holmia narušil symetriu, čo umožnilo efekt, ktorý sa dostal do sféry kvantovej fyziky.

Tento zlom znamenal, že polarizácia bola možná, kde sa pozitívne a negatívne náboje v kryštáli mierne posunuli.

To sa dá ľahko dosiahnuť elektrickým poľom, ale s langazitom by sa to dalo urobiť aj magnetickým poľom a kľúčom sa ukázala sila magnetického poľa.

'Kryštálová štruktúra je taká symetrická, že by v skutočnosti nemala umožňovať žiadny magnetoelektrický efekt,' hovorí Pimenov . 'A v prípade slabých magnetických polí skutočne neexistuje žiadna súvislosť s elektrickými vlastnosťami kryštálu.'

„Ak však zvýšime silu magnetického poľa, stane sa niečo pozoruhodné: atómy holmia zmenia svoj kvantový stav a získajú magnetický moment. To porušuje vnútornú symetriu kryštálu.“

Zatiaľ čo langazit vykazoval lineárny vzťah medzi polarizáciou a silou magnetického poľa, čo je normálne, vzťah medzi polarizáciou a smerom magnetického poľa nebol vôbec normálny – bol silne nelineárny.

To je úplne nový aspekt, že len malá zmena v rotácii magnetického poľa môže spôsobiť veľkú zmenu v efekte elektrickej polarizácie.

Ďalším krokom pre výskumníkov je zistiť, či tento novoobjavený efekt funguje aj v opačnom smere a mení magnetické vlastnosti pomocou elektrického poľa.

Môže sa to zdať ako veľa špičkovej fyziky – a je to tak – ale existujú aplikácie v reálnom svete, pokiaľ ide o ukladanie a ukladanie počítačových údajov. Magnetoelektrický efekt je dôležitý aj pre rôzne typy senzorových technológií.

'V magnetických pamätiach, ako sú počítačové pevné disky, sú dnes magnetické polia potrebné,' hovorí Pimenov .

„Sú generované magnetickými cievkami, čo si vyžaduje relatívne veľké množstvo energie a času. Ak by existoval priamy spôsob, ako prepnúť magnetické vlastnosti polovodičovej pamäte s elektrickým poľom, bol by to prielom.“

Výskum bol publikovaný v r Kvantové materiály NPJ .

O Nás

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