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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。
    ! ^0 L/ z3 S' x' n. ~1 H4 C/ `7 l& _4 a+ \* Z
    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。) P; w, s* F8 T* [9 ^1 s
    # d, X7 Q) W* u/ V  A% l% p
    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。9 j0 _& J2 d5 L! h: \- Y: {
    # q9 r" \6 c0 H* A, ^
    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)。: Y! l  n# \1 w7 {
    * F9 H5 F, w$ E4 f9 o; b
    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。& m  f1 c, X6 d! c1 N9 h! o$ S+ m

    ! A" u% L/ R1 m. s0 q3 J* ]& ?/ V9 o 66b3de17gy1hk2q6d3qplj21zg0ly7wh.jpg
    . z$ a; O$ R$ |1 l! x6 M6 h6 a6 ^  d! F% J7 U( @' q* h, Z" F
    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9 u* D, _9 x) |  Y

    . S" @% l' C( h「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。0 T4 S+ }+ s3 C  q4 R& L& E

    + A( b6 `& \! I, Y$ A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。
    % \+ H7 Q9 m3 d* O- j. N0 l- s* N, C' Z' E" l% Z# S
    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。
    1 v3 L; @- H, A5 u  R" Y  y( Q! f( q% l
    這項研究發表在《自然》雜誌。5 y: j- i& v5 {0 D' b" O
    . k* G- K$ e. T1 x/ w
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