Напівлід, напіввогонь: фізики виявили в магніті новий стан речовини

Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters, пише ScienceAlert.

У стані речовини напіввогонь, напівкрига в магнітному матеріалі спіни (власний момент імпульсу) електронів в атомах міді не впорядковані, як мерехтливе полум'я. А спіни електронів іридію заморожені на місці, що надає їм сильнішого магнітного тяжіння.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Змусити цю формацію зрушити з місця здавалося неможливим. Проте фізики виявили, що зміна температури перевертає весь стан матеріалу. Це науковий прорив, який є ключем до розкриття потенціалу Sr3CuIrO6 для квантової інформатики та мікроелектроніки.

За словами вчених, пошук нових станів речовини з екзотичними фізичними властивостями і можливість розуміти, а також контролювати переходи між цими станами, є центральними проблемами в галузі фізики конденсованих станів і матеріалознавства. Вирішення цих проблем може призвести до великих досягнень у таких технологіях, як квантові обчислення і спінтроніка.

Магнітні матеріали можуть набувати різних форм. У звичайному феромагнітному матеріалі, такому як залізо, спіни електронів вирівняні в одному напрямку. Але у феримагнітному матеріалі Sr3CuIrO6 вчені виявили два стани спіна електронів.

За словами фізиків, дивна, наполовину вогняна, наполовину крижана фаза може бути спричинена зовнішнім магнітним полем, і це доволі вражає. Спіни електронів міді є невпорядкованими, в той час як спіни електронів іридію шикуються в ряд.

Автори дослідження кажуть, що незважаючи на великі дослідження, вони все ще не знали, як можна використовувати цей стан, особливо тому, що добре відомо, що модель Ізінга, математична модель феромагнетизму, яка створює стан напівогню, напівсмерті, не містить фазового переходу при кінцевій температурі. Тому фізикам не вистачало частин головоломки.

Ці частини зійшлися воєдино в новому дослідженні. Фізики виявили, що в дуже вузькому, кінцевому діапазоні температур ховається близнюк для фази напівогню, напівльда, тобто фаза напівльда, напівогню, в якій мідь стає впорядкованою, а іридій приходить у безлад.

Досягнення фізиків відкриває нові можливості для майбутніх досліджень прихованих фаз і їхніх переходів. Це також означає, що зміну фази можна строго контролювати.

Як уже писав Фокус, новий прискорювач частинок завдовжки 91 км має допомогти розгадати головні таємниці Всесвіту, зокрема це стосується природи темної матерії і темної енергії.

Також Фокус писав про те, що невловимі прибульці з космосу запускають блискавки на Землі. Вчені не до кінця розуміють, як виникають блискавки. Тепер же дослідники вважають, що вирішили давню загадку і одне з джерел блискавки може мати позаземне походження.