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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。
    # @% N' l' D* ?9 |) i- v+ C4 F5 ^/ ]0 s* z# f+ _! E: K
    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。+ `7 R4 n1 M# X# s7 Y# e0 O  f
    ! J7 U6 f1 K8 |! I
    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。
    3 r+ m% S, }% |4 Z& n* \/ V) I9 y6 |! ]  E
    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)。
    & w$ o# x  ^2 S9 `$ r1 t* ?5 W+ H% \: H. ?1 U6 p8 H" K  n5 Q
    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。
    9 {3 m% D! D; ?# O" w* r9 E! K* b  z. s; R
    66b3de17gy1hk2q6d3qplj21zg0ly7wh.jpg 3 }$ W$ j) F' S) y( |

    ; X. u* |" a- e& o3 H% j4 W9 ?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* B$ l1 c9 ^2 g2 N# J

    6 }; H, G7 U9 @1 ?「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。
    & M- Q9 i9 \. l* q. D& g- A: q3 A* C# ~; H0 M
    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。
    , ^  g! Y4 m: X6 \% F! _9 j3 H
    $ h5 T; z5 z+ \0 {2 i4 A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。8 J2 l7 v  ~* _4 p  ^
    5 z/ S8 j$ v" R( u
    這項研究發表在《自然》雜誌。
    , r2 }1 Z7 ~  @4 ?/ J
    - m! G4 i+ X) V7 j
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