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[綜合討論] 科學家發現了一種奇特的新型磁性

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    [LV.3]偶爾看看II

    綠葉 發表於  2023-11-23 17:24:03 | 顯示全部樓層 | 閱讀模式
    歐洲理工學院的科學家發現了一種新型的磁性。實驗表明,一種人工製造的材料透過一種以前從未見過的機制變得磁性。2 t* F7 w2 L5 p; s, j
    ( ]1 S5 f5 c) I' b8 [
    最常見的磁性形式——那種能讓東西黏在你的冰箱上的——是所謂的鐵磁性,它產生於一個材料中所有電子的自旋指向同一個方向。但還有其他形式,例如順磁性,這是一種較弱的版本,發生於電子的自旋指向隨機的方向。
    8 {; x! y; h/ @
    $ x8 E7 Q3 F6 F- ~+ ~" t* b' L在這項新的研究中,歐洲理工學院的科學家發現了一種奇怪的新型磁性。研究人員探索了莫爾材料的磁性特性,這些材料是由二維的二硒化鉬和二硫化鎢的片層堆疊而成。這些材料有一種晶格結構,可以容納電子。
    5 c8 x8 h( Z$ j- |' K0 v
      z1 A( o- U# l+ n9 g8 _6 V為了找出這些莫爾材料具有什麼類型的磁性,團隊首先透過施加電流並逐漸增加電壓,將電子「倒入」它們。然後,為了測量它們的磁性,他們用雷射照射材料,並測量不同偏振的光的反射強度,這可以揭示電子的自旋是否指向同一個方向(表明是鐵磁性)或隨機方向(表明是順磁性)。
    # N$ A0 p9 `3 D! r
    ! h, c; z6 H1 n最初,材料表現出順磁性,但隨著團隊向晶格中添加更多的電子,它表現出了一個突然而意想不到的轉變,變成了鐵磁性。有趣的是,這種轉變正好發生在晶格填充超過每個晶格位置一個電子的時候,這排除了交換作用——這是通常驅動鐵磁性的機制。
    5 S) `! C7 q6 G; E6 d+ X: X) t+ F2 B2 [( A7 }* L7 f( @; q3 h
    66b3de17gy1hk2q6d3qplj21zg0ly7wh.jpg " q) @( s3 o6 f7 H6 [4 N( M5 `7 O
    , L9 O- ~& X. M8 K! s+ t
    新研究中的材料開始具有順磁性(左),當電子(藍色球)的自旋都指向隨機方向時就會出現順磁性。一段時間後,材料顯示出動力學鐵磁性(右),電子配對成雙光子(紅色球),透過使電子的自旋全部對齊,這些雙光子擴散並填充晶格
    * d, k, V5 M1 N' G6 t/ p+ s
    ) u6 i3 p5 z/ \% H' Y: W2 R「這是一種新型磁性的有力證據,它不能用交換作用來解釋,」該研究的首席作者、歐洲理工學院的Ataç Imamoğlu博士說。
    2 T7 E9 ~) B5 g. e2 [$ v
    ; r# z5 b, X1 e8 F+ Q, ~  k/ E4 G團隊提出了一個不同的機制:當一個晶格位置進入多於一個電子時,它們會配對成一種稱為「雙子」的粒子,它們最終會透過量子隧道填滿整個晶格。當它們這樣做時,電子會最小化它們的動能,它們透過對齊它們的自旋來做到這一點,從而產生鐵磁性。這種「動能磁性」已經被理論預測了幾十年,但以前沒有在固體材料中觀察到。
    6 n+ x( h8 x" J' c) h7 d6 L0 [/ o- M2 k# E8 \- A& }2 R
    研究人員計劃更仔細地研究這種現象,包括它是否可以在更高的溫度下實現。畢竟,對於這個實驗,材料必須冷卻到接近絕對零度的溫度。# D$ g! E: G& w$ c- O) M
    : ?3 h& R* `3 O$ f* F- t
    這項研究發表在《自然》雜誌。/ U) s; K3 l" r. s
    ! U$ j* S8 g7 F
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