Физика

Получен принципиально новый вид магнита

TVA nouvelles/ISO Republic

Физики открыли первое вещество, для которого характерен устойчивый магнетизм на основе синглетных состояний при высокой температуре. В таком соединении магнитное поле постоянно появляется и пропадает в отличие от стандартных магнитных тел. Потенциально такими устройства легче управлять, благодаря чему можно создавать новые устройства записи информации. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Идея о существовании магнетизма на основе синглетных состояний была высказана в 60-е годы XX века на основе теории, которая резко противоречила установленным закономерностям для обычных магнитов. Обычно электроны в магните создают магнитные моменты, направление которых зафиксировано относительно других электронов. Совместный эффект множества таких моментов создает большое магнитное поле. В случае нагрева выше критической температуры согласованность направлений рушится и макроскопическое магнитное поле исчезает, хотя моменты остаются.

В отличие от обычных магнитов, в магнитах на основе синглетных состояний отсутствуют постоянные моменты. Они временно формируются благодаря феномену, напоминающему конденсацию экситонов — квазичастиц, являющихся связанным состоянием электрона и дырки. При определенных условиях близкие взаимодействия электронов в веществе порождают спиновые экситоны. В норме они быстро разрушаются, но при большой концентрации могут стабилизировать друг друга и катализировать образование новых, тем самым создавая магнитное поле. За последние несколько десятков лет было предложено несколько подходящих веществ-кандидатов, но все их было сложно изучать, так как они проявляли подобные свойства лишь при близких к абсолютному нулю температурах.

В новой работе физики экспериментально изучали и строили математические модели поведения антимонида урана USb2. Это соединение давно известно своими загадочными электрическими и магнитными свойствами. Авторам удалось объяснить его свойства в предположении, что оно является первым известным высокотемпературным магнитом на основе синглетных состояний.

Постоянные магнитные моменты в обычном магните (слева) и временно формирующиеся магнитные моменты в магните на основе синглетных состояний (справа)

Lin Miao/NYU's Department of Physics

«Сегодня проводится огромное количество работ на тему использования магнитов и магнетизма для улучшения технологий хранения данных, — поясняет руководитель коллектива авторов Эндрю Рэй из Нью-Йоркского университета (США). — Магниты на основе синглетных состояний должны обладать внезапными переходами между магнитными и немагнитными фазами. Не нужно затрачивать много усилий для переключения между ними, что может оказать преимуществом с точки зрения потребления энергии и скорости компьютеров. Также значительно различается взаимодействие этого типа магнетизма с электрическим током. Проникающие в материал электроны начинают испытывать сильно влияние нестабильного поля, а не просто проходят насквозь. Поэтому теоретически эти свойства могут помочь справиться с узкими местами производительности систем и предоставить лучшую степень контроля над записанной в магнитном виде информацией».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.