12:57 2024-02-06
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Altermagneții: Un nou capitol în magnetism și știința termică
_ Altermagnets: un nou capitol în magnetism și știința termică
Într-un nou studiu, oamenii de știință au investigat clasa nou descoperită de materiale altermagnetice pentru proprietățile lor termice, oferind perspective asupra naturii distinctive a altermagneților pentru aplicații spin-caloritronice.
Magnetismul este un subiect vechi și bine cercetat, care se pretează pentru multe aplicații, cum ar fi motoarele și transformatoarele. Cu toate acestea, sunt studiate și descoperite noi materiale și fenomene magnetice, dintre care unul este altermagneții.
Altermagneții prezintă un amestec unic de caracteristici magnetice, deosebindu-i de materialele magnetice convenționale precum feromagneții și antiferomagneții. Aceste materiale prezintă proprietăți observate atât la feromagneți, cât și la antiferomagneți, făcând studiul lor atrăgător.
Cercetarea actuală, publicată în Physical Review Letters, explorează proprietățile termice ale altermagneților și a fost condusă de Prof. Wanxiang Feng și Prof. Yugui Yao de la Institutul de Tehnologie din Beijing.
Vorbind despre motivația lor din spatele explorării altermagneților, prof. Feng a declarat pentru Phys.org: „Magnetismul este un subiect străvechi și fascinant în fizica stării solide. În timp ce explorează non-ul magneți coliniari în ultimele decenii, am întâlnit un nou tip de magnet coliniar, altermagnetul.”
Prof. Yao a adăugat: „Cu o natură dublă asemănătoare atât cu feromagneții, cât și cu antiferomagneții, altermagneții ne-au intrigat cu potențialul de efecte fizice noi. Motivația noastră a provenit din dorința de a înțelege și de a debloca proprietățile unice ale acestor materiale magnetice.”
Proprietățile magnetice apar din comportamentul atomilor, în special din aranjarea și mișcarea electronilor în interiorul unui material.
„În materialele magnetice, datorită interacțiunii de schimb dintre atomi, momentele magnetice de spin se dispun paralel sau antiparalel, formând cei mai obișnuiți feromagneți și respectiv antiferomagneți, care au fost studiati de peste un secol”, a explicat prof. Feng.
Altermagneții sfidează normele convenționale întruchipând o natură duală – asemănătoare cu antiferomagneții cu magnetizare net zero și feromagneți. cu divizare non-relatistică a spinului.
În altermagneți, ordinea magnetică antiparalelă coliniară se combină cu divizarea spinului non-relativistă, rezultând o magnetizare net zero asemănătoare cu antiferomagneții și dinamica spinului feromagnetic simultan.
Acest comportament unic rezultă din interacțiunea complicată a atomilor din structura cristalină. De exemplu, dioxidul de ruteniu, subiectul acestei cercetări, prezintă degenerarea spinului indusă de atomii de oxigen nemagnetici, rupând simetriile spațiale și temporale. Acest lucru duce la proprietățile magnetice unice ale materialului.
În plus, altermagneții prezintă o polarizare unică de spin. Termenul „polarizare spin” înseamnă că o preponderență a spinurilor electronilor tinde să se alinieze într-o anumită direcție.
Polarizarea spin este demnă de remarcat la altermagneți deoarece apare în aranjarea fizică a atomilor (spațiul real) și în spațiul de impuls, unde se ia în considerare distribuția spinurilor electronilor în material.
Cercetătorii s-au concentrat pe studierea apariției cristalului Nernst și a efectelor Hall termice ale cristalului în dioxidul de rubidiu (RuO2), ales ca reprezentativ de vitrină de altermagnetism.
Efectul Nernst de cristal (CNE) observat la altermagneți este rezultatul naturii lor magnetice distinctive. În termeni simpli, deoarece materialul experimentează o diferență de temperatură în dimensiunile sale, aceasta duce la apariția unei tensiuni perpendiculare atât pe gradientul de temperatură, cât și pe câmpul magnetic. Acest fenomen dezvăluie că proprietățile magnetice ale materialului influențează răspunsul acestuia la schimbările de temperatură, oferind perspective asupra conexiunii complicate dintre comportamentele termice și magnetice la altermagneții.
La altermagneți, acest efect este influențat semnificativ de direcția vectorului Néel, care reprezintă direcția în care se aliniază momentele magnetice învecinate. Acest lucru adaugă un strat suplimentar de complexitate răspunsului termic.
În mod similar, efectul Hall termic cristalin (CTHE) aruncă lumină asupra modului în care căldura se mișcă în altermagneții. Ca și efectul tradițional Hall termic, acesta are loc perpendicular pe gradientul de temperatură și pe câmpul magnetic. La altermagneții, CTHE prezintă variații semnificative în funcție de direcția vectorului Néel. Această anizotropie este un factor central în înțelegerea comportamentului de transport termic unic al materialelor altermagnetice.
Proprietățile termice ale RuO2
Metodologia de cercetare a folosit o strategie dublă, combinând analiza simetriei și cea de ultimă oră. calcule de prim-principii, pentru a dezvălui proprietățile de transport termic al RuO2. Analiza simetriei a jucat un rol crucial în dezlegarea motivelor fundamentale din spatele apariției altermagnetismului.
Prin două operații de simetrie care implică inversarea spațială, inversarea timpului și translația rețelei, studiul a evidențiat interacțiunea complicată a atomilor din interiorul cristalului. structura, demonstrând modul în care atomii de oxigen nemagnetici au indus divizarea non-relatistică a spinului în benzi de energie.
Acest proces a dus la ruperea simetriei cristaline de inversare a timpului, dând naștere la proprietăți distincte de transport termic al cristalului.
„Prin analiză detaliată, am identificat trei mecanisme fizice care contribuie la transportul termic al cristalelor: linii pseudo-nodale Weyl, planuri pseudo-nodale altermagnetice și tranziții pe scară altermagnetică”, a spus prof. Yao.
În termeni simpli, liniile pseudo-nodale Weyl sunt căi care ghidează căldura în interiorul materialului, planurile pseudo-nodale altermagnetice pot fi imagini ca zone desemnate care influențează fluxul de căldură, iar tranzițiile pe scară altermagnetică pot fi considerate ca modalitatea materialului de a urca o scară de căldură. .
Aceste descoperiri sunt incitante, deoarece joacă un rol semnificativ în modul în care căldura se deplasează în interiorul altermagneților.
Cercetătorii au descoperit o lege Wiedemann-Franz extinsă în RuO2, care leagă termicul neobișnuit și caracteristicile transportului electric. Spre deosebire de așteptările convenționale, această lege extinsă operează într-un interval mai larg de temperatură, care se extinde dincolo de 150 Kelvin.
Cercetătorii cred că altermagneții ar putea avea un rol esențial în caloritronica spin, un domeniu de cercetare care explorează interacțiunea dintre spin și fluxul de căldură, care nu sunt realizabile cu feromagneți sau antiferomagneți. Acest câmp are potențiale aplicații în dezvoltarea de noi tehnologii de procesare și stocare a informațiilor.
„Materialele altermagnetice cu ordine magnetică coliniară antiparalelă prezintă o dinamică de spin mai rapidă și o sensibilitate mai mică la câmpurile magnetice parazite în comparație cu materialele feromagnetice. Acest lucru le face promițătoare. pentru obținerea unei densități mai mari de stocare și a dispozitivelor caloritronice cu spin mai rapid”, a explicat prof. Feng.
Cercetătorii intenționează, de asemenea, să investigheze transportul termic de ordin superior al cristalelor și efectele magneto-optice în viitor.
p>Vorbind despre asta, prof. Yao a spus: „Suntem curioși de diferențele de transport termic al cristalelor de ordin superior și efectele magneto-optice de ordin înalt în altermagneții în comparație cu antiferomagneții sau feromagneții. Suntem în stadiile incipiente ale acestei tehnologii. , și urmează o călătorie lungă înainte ca aceasta să devină practic realizabilă."
© 2024 Science X Network
Comentarii:
Adauga Comentariu