Магнетни тополошки изолатори су егзотична класа материјала који проводе
Најневероватнија ствар у вези са новим квантним материјалом јењегова феромагнетна својства се јављају тек када неки од атома промене места, уносећи неред. Детаљи о развоју објављени су у часопису Адванцед Сциенце.
Прекурсорски материјал
Тополошки изолатор са&нбсп;феромагнетикомсвојства су настала на основу другог материјала. &нбсп;2019, међународна истраживачка група коју је предводила хемичарка материјала Анна Исаева, тада млађи професор на цт.кмат (Сложеност и топологија у квантној материји), направила је потрес производњом првог антиферомагнетног тополошког изолатора на свету — телурида манган-бизмут (МнБи₂Те₄).
Овај материјал има своје унутрашњемагнетно поље, отварајући пут новим врстама електронских компоненти. Они ће моћи да чувају информације помоћу магнета и да их преносе преко површине без икаквог отпора. Ово ће револуционисати рачунаре, чинећи их одрживијим и енергетски ефикаснијим. Откако су физичари открили МнБи₂Те₄, истраживачи широм света активно проучавају различите аспекте овог обећавајућег квантног материјала у настојању да откључају његов пуни потенцијал.
Главна разлика између новог квантног материјала
У феромагнетном материјалу МнБи₆Те₁₀Појединачни атоми мангана су поредани паралелно, што значи да су сви њихови магнетни моменти усмерени у истом правцу. Насупрот томе, у његовом антиферомагнетном претходнику, МнБи₂Те₄, само магнетни моменти унутар једног слоја материјала су поравнати на овај начин.
Ситуацију је променила мала промена хемикалијекристални састав. Као резултат тога, тополошки изолатор МнБи₆Те₁₀ одликује се јачим и поузданијим магнетним пољем од свог антиферомагнетног претходника.
Одвајање. Фотографија: вирестоцк
„Успели смо да произведемо квантни материјалМнБи₆Те₁₀ на такав начин да постаје феромагнетичан на температури од 12 Келвина. Иако је ова температура од -261 °Ц још увек прениска за компјутерске компоненте, то је први корак“, објашњава професор Владимир Кхинков из Вирцбурга. Његова група је открила да површина материјала има феромагнетна својства, што му омогућава да води струју без икаквих губитака. Важно је напоменути да у то време његов унутрашњи део није поседовао ову карактеристику.
Не&нбсп;само истраживачка група цт.кмат је покушао да направи феромагнетни тополошки изолатор у лабораторији. „Након успеха МнБи₂Те₄, истраживачи широм света почели су да траже нове кандидате за улогу магнетних тополошких изолатора. 2019. четири различите групе су синтетизовале МнБи₆Те₁₀, али је само у нашој лабораторији овај необичан материјал показао феромагнетна својства“, објашњава Исаева, сада професор експерименталне физике на Универзитету у Амстердаму.
Поремећај у структури атома
Када материјали хемичари из ДрезденаРуководство Исаева је схватило како да произведе кристални материјал, направило је невероватно откриће. Испоставило се да неке атоме треба померити из њиховог првобитног атомског слоја. Другим речима, морали су да промене природну локацију у кристалу.
Одвајање. Фотографија: вирестоцк
„Дистрибуција атома мангана по свим слојевимаКристал узрокује да околни атоми мењају свој магнетни момент у истом правцу. Магнетни поредак постаје заразан“, објашњава Исаева. „Атомски поремећај који посматрамо у кристалу генерално се сматра деструктивним у хемији и физици. Наређене атомске структуре лакше се израчунавају и боље разумеју, али не дају увек жељени резултат“, додаје Кхинков. „Управо овај поремећај је критични механизам због којег МнБи6Те10 постаје феромагнетичан“, наглашава Исаева.
Ко је радио истраживање?
Научници цт.кмат са два универзитета ТУ Дрезден и ЈМУ Вурзбург, као и са Леибниз-Институт фур Фесткорпер- унд Веркстофффорсцхунг (ИФВ) у Дрездену су заједно радили на револуционарном истраживању. Кристале су припремили хемичари материјала на челу са Исаевом (ТУ Дрезден). Масовни феромагнетизам узорака је накнадно откривен у ИФВ, где је др Хорхе И. Фазио развио свеобухватну теорију да објасни и неуређени феромагнетизам МнБи6Те10 и његове антиферомагнетне парњаке. Хинков тим из ЈМУ Вурзбург извршио је мерења виталних површина.
Шта је следеће?
Истраживачи тренутно раде напостизање феромагнетизма на знатно вишим температурама. Већ су постигли почетни напредак, достигавши око 70 Келвина (-203,15 °Ц). Научници су такође суочени са задатком повећања ултраниских температура на којима се појављују егзотични квантни ефекти, пошто провођење струје без губитака почиње тек на температурама од 1 до 2 Келвина (од −272,15 °Ц до −271,15 °Ц).
Опширније:
Биолози откривају како ћелије рака измичу имунолошком систему
Кључна теорија квантне физике је коначно доказана. Главни
Именовани производи који штите мозак од деменције и када их користити
На насловној страни: илустрација, фотографија старлине42к