Физиците откриват странна нова форма на магнетизъм в „магнитен графен“

(ЛАГУНА ДИЗАЙН/Гети изображения)

От детството ни учат, че светът съществува в три физически измерения. Това е вярно в по-голямата си част, но пропуска нещо доста завладяващо: странния двуизмерен свят на наномащабни материали, като „чудния материал“ графен .

Графенът и неговото инженерство, еднослойни колеги всъщност съществуват в три измерения, макар и съвсем малко – седят точно на ръба, атомно казано. Това е така, защото тези така наречени 2D материали са с дебелина само един атом, въплъщавайки невероятна структурна тънкост, която им придава всякакви странни сили.

Виждаме това вогромната сила на графена, и по начина, по койтосе доближава до свръхпроводимостта.

Нещата стават още по-странникогато графенът прави приятели: подредете листа от този двуизмерен материал в трислоен сандвич с височина от три атома иразкрита е рядка форма на магнетизъм.

Сега, в a ново проучване водени от физици от университета в Кеймбридж, учените са извършили същия вид магнитен подвиг с различен двуизмерен материал, наречен железен фосфорен трисулфид (FePS3).

(Университет Кеймбридж)

Горе: Илюстрация на магнитната структура на железен фосфорен трисулфид (FePS3), двуизмерен материал, който претърпява преход от изолатор към метал, когато е компресиран.

FePS3не е същото нещо като графен – който е съставен от един слой въглеродни атоми – но често се нарича „магнитен графен“ поради мистериозните му способности при ултратънки, слоести размери.

В предишно проучване от някои от същите изследователи, екипът установи, че когато се смачкат слоеве от FePS3са били подложени на високи нива на налягане, материалът преминава от изолатор, възпрепятстващ потока на електрони, към метално състояние, където става проводник.

Но изследователите все още не разбират напълно какво стои в основата на магнитното поведение на този „магнитен графен“ под налягане, тъй като се очакваше, че FePS3ще престане да бъде магнитен, когато влезе в метално състояние.

„Липсващото парче обаче остана, магнетизмът“, казва квантовият физик Матю Коук.

„Без никакви експериментални техники, способни да изследват сигнатурите на магнетизма в този материал при толкова високо налягане, нашият международен екип трябваше да разработи и тества нашите собствени нови техники, за да направи това възможно.“

Според ново изследване, FePS3запазва своя магнетизъм при изключително високо налягане поради новооткрит вид магнетизъм, който все още съществува по време на металната фаза.

„За наша изненада открихме, че магнетизмът оцелява и по някакъв начин се засилва“, обяснява старши изследовател и физик Сидхарт Саксена, ръководител на група в Кавендишката лаборатория на Кеймбридж.

„Това е неочаквано, тъй като наскоро свободно роуминг електроните в нов проводящ материал вече не могат да бъдат заключени към техните родителски железни атоми, генерирайки магнитни моменти там – освен ако проводимостта не идва от неочакван източник.“

Въпреки че все още нямаме всички отговори какво се случва тук, по време на компресия „завъртането“ на електроните в материала изглежда е източник на магнетизъм – и явлението може да бъде настроено в зависимост от това колко е налягането FePS3се подлага на.

Въпреки че резултатите противоречат на предишни наблюдения за това как трябва да се държи този материал, изненадите, открити тук, предполагат, че може да успеем да променим още повече магнитния графен и подобните му – потенциално намирайки материали, които поддържат свръхпроводимост поради тези екзотични форми на магнетизъм, които все още не разбираме напълно.

„Не знаем какво точно се случва на квантово ниво, но в същото време можем да го манипулираме“, Саксена казва .

„Това е като онези известни „неизвестни неизвестни“: ние отворихме нова врата към свойствата на квантовата информация, но все още не знаем какви могат да бъдат тези свойства.“

Констатациите са докладвани в Физически преглед X .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.