צוות של פיזיקאים אומר שהם מצאו סוג חדש של קוואזי-חלקיקים שנראה שנמצא בכל החומרים המגנטיים, מה שרומז שהמגנטיות אינה סטטית כפי שחשבנו.
ראשית, מהם קוואזי-חלקיקים? במערכות מסוימות, כמו מעגלים חשמליים,יכול להופיע. לדוגמה, באטומי ליתיום ארוזים יחד, אלקטרונים בקליפות החיצוניות מסוגלים לנוע לקליפות של אטומי ליתיום אחרים, ולוקחים איתם את המטען השלילי שלהם. אבל ניתן לעצב את הפערים עצמם כאילו היו גם חלקיקים, עם מטען חיובי משלהם, הנעים סביב המערכת. אולי תחשוב שהקוואזי-חלקיקים האלה לא חשובים, אבל הם יכולים לספר לנו איך המערכות האלה עובדות, והם מעורבים בכל דבר, מהמכשירים האלקטרוניים שלך ועדהעברת חום.
במחקר חדש, חוקרים מאוניברסיטת מיזורי בחנו מקרוב את סריג הנאודימיום (Nd) בצורת חלת דבש עם רכיבים מבניים צרים, וגילו את החדשות.
"באופן קונבנציונלי, קינטיקה של קיר התחום נחשבת למנגנון המניע מאחורי ההתנהגות הדינמית במגנטים בעלי ננו-מבנה, הדורשת יישום של שדה מגנטי או זרם חשמלי. עם זאת, בסקאלות אורך המתקרבות לגבול התחום היחיד, המגדיר ננומגנט מכווץ, האופי של אינטראקציות מגנטיות והמאפיינים הדינמיים הבאים יכולים להשתנות באופן דרמטי", מסביר הצוות במאמרם.
"בסולמות אורך של תחום יחיד קטן (כ-10 ננומטר), האנרגטיקה המתחרה בין חילופי, אניזוטרופיה ומונחים דו-קוטביים גורמת לתנודות אינרנטיות בפרמטר המתאם המגנטי המקרוסקופי. כתוצאה מכך, מנגנון דינמי חדש יכול להופיע, כפי שהוכח מהנתונים המספריים האחרונים. הדמיות של ננומגנטים מכווצים באמצעות מודל המגנטיזציה של לנדאו-ליפשיץ".
הצוות מצא "קווזי-חלקיקים בצורת לולאה מערבולת" הקיימים בתוך המבנה, הקיימים בכל החומרים המגנטיים ללא קשר לחוזק השדה המגנטי ולטמפרטורת החומר. בנוסף לכך, הם מצאו שהקוואזי-חלקיקים דינמיים באופן מפתיע.
"כולנו ראינו את הבועות שנוצרות במים מוגזים או במוצרי משקאות מוגזים אחרים", הסביר קרסטן אולריך, פרופסור מובהק לפיזיקה ואסטרונומיה של האוצרים באוניברסיטת מיזורי.הַצהָרָה. "הקוואזי-חלקיקים הם כמו הבועות האלה, וגילינו שהם יכולים לנוע בחופשיות במהירויות מהירות להפליא."
קוואזי-חלקיקים אלה נמצאו לאחר מכן בסריגים ננו-מגנטיים פרומגנטיים פרומגנטיים פרמאלוי מכווצים, אם כי הקוואזי-חלקיקים היו חופשיים יותר לנוע במבני חלת הדבש.
"במבנה חלת הדבש עם אלמנטים ננומטריים, הקוואזי-חלקיקים אינם קשורים לתחומים מסודרים בשל האופי המגביל של הגיאומטריה הננומגנטית שמונעת מתחומים מסודרים [אנטי-פרומגנטים] לגדול, וכתוצאה מכך הקוואזי-חלקיקים חופשיים לנוע", הצוות מוסיפה בעיתון שלהם.
מלבד היותו מעניין, ואולי מרמז על איזו הבנה מעמיקה יותר של מגנטיות באופן כללי, הקוואזי-חלקיק החדש יכול להוביל למעשיםכגון יצירת דור חדש של אלקטרוניקה מהירה ויעילה יותר. באופן ספציפי, זה יכול להיות שימושי בתחום האלקטרוניקה ספין, או "", שבו ספין אלקטרונים, במקום מטען, משמש לאחסון ועיבוד מידע.
"טבע הספין של האלקטרונים האלה אחראי לתופעות המגנטיות", הוסיף דיפאק סינג, פרופסור חבר לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטה ומומחה בספינטרוניקה. "לאלקטרונים יש שתי תכונות: מטען וספין. לכן, במקום להשתמש במטען המקובל, אנו משתמשים במאפיין הסיבובי, או המסתובב. זה יותר יעיל כי הספין מפזר הרבה פחות אנרגיה מהמטען".
למרות שזה מרגש, יש עוד הרבה מה להבין לפני שניתן לעשות בו שימושים מעשיים. אבל לעת עתה תהיו מרוצים שיש קוואזי-חלקיק שמופיע בכל החומרים המגנטיים, ולא ידענו עליו עד עכשיו.
המחקר פורסם במחקר סקירה פיזית.
