Новости

В симметричном кристалле обнаружен неизученный магнитоэлектрический эффект

Магнетизм и электричество связаны между собой множеством научных способов, включая магнитоэлектрический эффект. Эффект проявляется в некоторых кристаллах, когда на электрические свойства кристалла может влиять магнитное поле, и наоборот.

Теперь все стало еще более странным, потому что ученые открыли совершенно новый магнитоэлектрический эффект в симметричном кристалле — и он невозможен.

Эффект был обнаружен в кристалле особого типа, называемом лангаситом, который состоит из лантана, галлия, кремния и кислорода, а также атомов гольмия.

Важно отметить, что этот конкретный кристалл имеет симметричную структуру, которая, как считается, исключает возможность связи между магнетизмом и электричеством.

«Связаны ли электрические и магнитные свойства кристалла или нет, зависит от внутренней симметрии кристалла», — говорит физик Андрей Пименов из Венского технологического университета (TU Wien) в Австрии.

«Если кристалл обладает высокой степенью симметрии, например, если одна сторона кристалла является в точности зеркальным отображением другой стороны, то по теоретическим причинам магнитоэлектрического эффекта быть не может».

В данном случае все было по-другому: симметричный кристалл не только произвел магнитоэлектрический эффект, это был тип эффекта, невиданного ранее.

Ученые говорят, что в то время как симметрия сохранялась в геометрическом смысле, магнетизм атомов гольмия нарушил симметрию, создав эффект, который перешел в область квантовой физики.

Этот разрыв означал, что поляризация возможна, когда положительные и отрицательные заряды в кристалле слегка смещаются.

Это легко сделать с помощью электрического поля, но с лангаситом это можно было бы сделать и с помощью магнитного поля, и ключевым моментом оказалась сила магнитного поля.

«Кристаллическая структура настолько симметрична, что фактически не должна допускать какого-либо магнитоэлектрического эффекта», — говорит Пименов. «А в случае слабых магнитных полей действительно нет никакой связи с электрическими свойствами кристалла».

«Но если мы увеличим силу магнитного поля, произойдет нечто удивительное: атомы гольмия изменят свое квантовое состояние и приобретут магнитный момент. Это нарушит внутреннюю симметрию кристалла».

В то время как лангасит показал линейную зависимость между поляризацией и напряженностью магнитного поля, что является нормальным явлением, связь между поляризацией и направлением магнитного поля вовсе не была нормальной — она ​​была сильно нелинейной.

Это совершенно новый аспект, что даже небольшое изменение вращения магнитного поля может вызвать большое изменение эффекта электрической поляризации.

Следующий шаг для исследователей — посмотреть, работает ли этот недавно открытый эффект и в обратном направлении, изменяя магнитные свойства электрическим полем.

Это может показаться сложной физикой — и это так, — но существуют реальные приложения с точки зрения сохранения и хранения компьютерных данных. Магнитоэлектрический эффект также важен для различных типов сенсорных технологий.

«В магнитных запоминающих устройствах, таких как жесткие диски компьютеров, сегодня необходимы магнитные поля, — говорит Пименов.

«Они генерируются с помощью магнитных катушек, что требует относительно большого количества энергии и времени. Если бы существовал прямой способ переключать магнитные свойства твердотельной памяти с помощью электрического поля, это было бы прорывом».

Исследование опубликовано в журнале NPJ Quantum Materials.

Виктория Ветрова

Космос полон тайн...

Недавние Посты

Соседка нашей Галактики потенциально разорван его большим братом

Команда исследователей из Университета Нагоя обнаружила доказательства того, что маленькое магеллановое облако потенциально разрывается гравитационными…

15.04.2025

Есть что -то особенное в метеорах, которые сталкиваются с землей

Многое из того, что ученые знают о ранней солнечной системе, исходит от метеоритов-древних пород, которые…

15.04.2025

Поразительные доказательства дисбаланса воды на луне намекают на столкновение

Распределение воды внутри Луны, по-видимому, несколько однобокое. Поверхности двух полушарий Луны заметно отличаются друг от…

14.04.2025

Триллионт второй камеры затвора, защелкивает хаос в действии

Чтобы сфотографироваться, лучшие цифровые камеры на рынке открывают свой затвор. -0.45px; "> В 2023 году…

13.04.2025

Пробуждение дикого поведения Черной дыры заставляет астрономы озадаченными

Супермассивная черная дыра, 300 миллионов легких лет, на расстоянии астрофизиков в тупике. -> Это само…

12.04.2025

Крошечный кусок мозга мыши наконец -то был нанесен на карту в деталях,

Попытка понять сложность мозга немного похожа на попытку понять обширность пространства-она выходит далеко за рамки…

11.04.2025