Эрик Стэнн, Университет Миссури
Недавно исследователи сделали новаторское открытие в наномасштабе: новый тип квазичастиц, обнаруженный во всех магнитных материалах, независимо от их силы или температуры. Эти новые свойства переворачивают то, что исследователи знали о магнетизме ранее, показывая, что он не такой уж и статичный, как когда-то считалось.
«Emergent topological quadricarticle kinetics in constricted nanomagnets» опубликовано в Physical Review Research . Среди исследователей Дипак Сингх и Карстен Ульрих из Колледжа искусств и наук Университета Миссури, а также их команды студентов и постдокторантов.
«Мы все видели пузырьки, которые образуются в газированной воде или других газированных напитках», — сказал Ульрих, заслуженный профессор физики и астрономии Кураторов. «Квазичастицы похожи на эти пузырьки, и мы обнаружили, что они могут свободно перемещаться с удивительно высокой скоростью».
Это открытие может помочь в разработке нового поколения электроники, которая будет быстрее, умнее и энергоэффективнее. Но сначала ученым нужно определить, как это открытие может работать в этих процессах.
Одной из научных областей, которая могла бы напрямую выиграть от открытия исследователей, является спинтроника, или «спиновая электроника». В то время как традиционная электроника использует электрический заряд электронов для хранения и обработки информации, спинтроника использует естественный спин электронов — свойство, которое неразрывно связано с квантовой природой электронов, сказал Ульрих.
Например, аккумулятор мобильного телефона может работать сотни часов без подзарядки при использовании спинтроники, говорит Сингх, доцент кафедры физики и астрономии, специализирующийся на спинтронике.
«Спиновая природа этих электронов ответственна за магнитные явления», — сказал Сингх. «У электронов есть два свойства: заряд и спин. Поэтому вместо использования обычного заряда мы используем вращательное или спиновое свойство. Это более эффективно, потому что спин рассеивает гораздо меньше энергии, чем заряд».
Команда Сингха, включая бывшего аспиранта Джиасона Го, провела эксперименты, используя многолетний опыт Сингха в работе с магнитными материалами для уточнения их свойств. Команда Ульриха, с постдокторантом Дэниелом Хиллом, проанализировала результаты Сингха и создала модели для объяснения уникального поведения, которое они наблюдали с помощью мощных спектрометров, расположенных в Национальной лаборатории Оук-Ридж.
Текущее исследование основано на более раннем исследовании группы, опубликованном в Nature Communications , где они впервые сообщили об этом динамическом поведении на наноуровне.
Дополнительная информация: J. Guo et al, Возникающая топологическая кинетика квазичастиц в сжатых наномагнетиках, Physical Review Research (2024). DOI: 10.1103/PhysRevResearch.6.043144
Информация о журнале: Physical Review Research , Nature Communications
Предоставлено Университетом Миссури
Исследуйте дальше — Двумерные материалы и интерфейсы могут преобразовывать спиновый ток в вихревой зарядовый ток