Vedci objavili novú zvláštnu formu magnetizmu

Najbežnejšie známa forma magnetizmu sa nazýva feromagnetizmus. Vzniká vtedy, keď všetky elektróny v materiáli rotujú rovnakým smerom. Existujú však aj iné formy, ako je paramagnetizmus, čo je slabšia verzia, ktorá sa vyskytuje, keď sa elektrón točí v náhodných smeroch. V novej štúdii však vedci ETH Zürich objavili zvláštnu novú formu magnetizmu. Výskumníci skúmali magnetické vlastnosti moiré materiálov, experimentálnych materiálov vyrobených stohovaním dvojrozmerných plátov diselenidu molybdénu a disulfidu volfrámu. Tieto materiály majú mriežkovú štruktúru, ktorá môže obsahovať elektróny.

Aby tím zistil, aký typ magnetizmu majú tieto moiré materiály, najprv do nich „nalial“ elektróny aplikovaním elektrického prúdu a neustálym zvyšovaním napätia. Potom, aby zmerali jeho magnetizmus, zasvietili na materiál laserom a zmerali, ako silne sa toto svetlo odráža pri rôznej polarizácii, čo môže odhaliť, či spiny elektrónov majú rovnaký smer (čo naznačuje feromagnetizmus), alebo náhodné smery (pri paramagnetizme). Materiál spočiatku vykazoval paramagnetizmus, ale keď tím pridal viac elektrónov do mriežky, vykonal náhly a neočakávaný posun a stal sa feromagnetickým.

Zaujímavé je, že tento posun nastal presne vtedy, keď sa mriežka zaplnila, na každom mieste v mriežke bol jeden elektrón, čo vylúčilo výmennú interakciu – obvyklý mechanizmus, ktorý poháňa feromagnetizmus. „Bol to pozoruhodný dôkaz nového typu magnetizmu, ktorý nemožno vysvetliť výmennou interakciou,“ povedal Ataç Imamoğlu, hlavný autor štúdie. Tím zvažoval iný mechanizmus: keď do mriežky vstúpi viac elektrónov, ako je mriežkových miest, spárujú sa do častíc nazývaných „dublóny“, ktoré nakoniec vyplnia celú mriežku pomocou kvantového tunelovania.

Keď to však robia, elektróny budú minimalizovať svoju kinetickú energiu, a to zladením svojich spinov, čím vytvárajú feromagnetizmus. Tento „kinetický magnetizmus“ bol teoreticky predpovedaný už pred desaťročiami, ale predtým nebol pozorovaný v pevných materiáloch. Vedci plánujú tento jav bližšie preskúmať vrátane toho, či ho možno dosiahnuť pri vyšších teplotách. Pre tento experiment sa totiž musel materiál ochladiť takmer na absolútnu nulu.  Výskum bol publikovaný v časopise Nature.

Zdroj: newatlas.com.