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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。
    * O% Y! {6 s. U6 [# X( M/ d* K; X# I% v7 n9 c" M6 v
    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。& ~' z0 L! m' |' Z+ r& i8 U! s
    % [1 I4 z& _: g3 ?* V  w
    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。
    ! r- X) Q* ]" T$ ]' Q+ m
    / T, I3 n9 J" _$ f+ z7 Q7 Q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)。1 L7 G* L- @1 e/ H5 V9 B+ [" J
    / m; n7 O" d- |4 y( t
    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。
    " _: {8 Y+ ]- K9 \8 x
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    * P- C+ l0 A1 u( `7 z6 \& \
    * T1 m$ K% q, U6 u$ I. a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% A9 q# d* j( Q( R4 s4 Q' @
    . i5 b( D5 B/ u$ S$ |6 Q「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。- v$ ~" `/ C3 J5 @

    8 d& i+ W6 B. m7 d  @/ W  v7 f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。
    ' I. Q3 K4 j( f6 l! Q! ]/ s, P% }  {$ Q1 P
    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。
    6 |2 K- @' L3 b' Z, q/ D( o+ t& D
    0 P! b! _  k# u( K8 }這項研究發表在《自然》雜誌。
    , ]/ _( }% z& D" W8 x- O. f, ~7 ]- w) z# ~- Y: k/ H6 _; L+ t
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