Ученые из ETH Zurich открыли новый тип магнетизма. Эксперименты показывают, что искусственно созданный материал становится магнитным с помощью механизма, который раньше не наблюдался, сообщает New Atlas.
Самая известная форма магнетизма — это ферромагнетизм, который возникает, когда спины всех электронов в материале направлены в одну сторону. Именно это происходит, когда вы прикрепляете магнит к холодильнику.
Но есть и другие формы, например, парамагнетизм. Это более слабая версия, которая возникает, когда спины электронов направлены в случайные стороны.
В новом исследовании ученые обнаружили новую форму магнетизма. Исследователи изучали магнитные свойства муаровых материалов — экспериментальных материалов, полученных путем сложения двумерных листов диселенида молибдена и дисульфида вольфрама. Они имеют решетчатую структуру, которая может содержать электроны.
Для определения типа магнетизма у муаровых материалов команда провела эксперимент. Сначала в материалы были введены электроны с помощью электрического тока, который постепенно увеличивался. Затем они использовали лазерное излучение для измерения степени отражения света для разных поляризаций. Это позволило определить, находятся ли спины электронов в одном направлении (что указывает на ферромагнетизм) или в случайных направлениях (парамагнетизм).
Вначале материал проявлял парамагнетизм. Однако когда команда добавила больше электронов в решетку, материал неожиданно перешел в ферромагнитное состояние. Интересно, что этот переход произошел, когда количество электронов на узел решетки превысило один. Такое явление исключает обменное взаимодействие, которое обычно отвечает за ферромагнетизм.
По словам ученых, электроны в материале объединяются в частицы, называемые «дублонами», при попадании более одного электрона в узел решетки. Эти дублоны заполняют всю решетку с помощью квантового туннелирования. В процессе заполнения решетки электроны стараются уменьшить свою кинетическую энергию, и для этого они выравнивают спины в одном направлении, что создает ферромагнетизм.
Этот «кинетический магнетизм» на протяжении десятилетий предсказывали теоретически, но ранее он не наблюдался в твердых материалах.
Исследователи планируют внимательнее изучить это явление, в том числе выяснить, можно ли его достичь при более высоких температурах. Ведь для этого эксперимента материал нужно было охладить почти до абсолютного нуля.
Ранее физики Массачусетского технологического института обнаружили новое электронное состояние, скрывающееся в графене.