Области физики конденсированных сред и материаловедения тесновато соединены, так как новенькая физика нередко находится в материалах с особенным расположением атомов. Кристаллы, которые имеют повторяющиеся единицы атомов в пространстве, могут иметь особенные структуры, которые приводят к экзотичным физическим свойствам.
В особенности увлекательны материалы, владеющие обилием видов экзотичных параметров, так как они дают ученым возможность изучить, как эти характеристики ведут взаимодействие вместе и влияют друг на друга. Эти композиции могут привести к нежданным явлениям и подпитывать годы базовых и технологических исследовательских работ.
В новеньком исследовании, размещенном в журнальчике Science Advances на данной недельке, интернациональная группа ученых из США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке), Колумбии, Чехии, Великобритании и возглавляемая медиком Мажаром Н.Али из Института Макса Планка в Германии, показала, что новейший материал, KV3Sb5, владеет неслыханной ранее композицией параметров, которая приводит к одному из самых огромных не нормальных эффектов Холла (AHE), когда-либо наблюдавшихся; 15 500 сименсов на сантиметр при 2 Кельвинах.
KV3Sb5 соединяет воединыжды четыре характеристики в один материал: физику Дирака, железный фрустрированный магнетизм, 2-D слои (как графен) и хим стабильность.
Физика Дирака в этом контексте связана с тем фактом, что электроны в KV3Sb5 – это не попросту обыденные электроны; они движутся очень стремительно с весьма низкой действенной массой. Это значит, что они действуют “подобно свету”; их скорости стают сопоставимыми со скоростью света, и они ведут себя так, как как будто они имеют лишь малую часть массы, которую они обязаны иметь. Это приводит к тому, что материал является сверхпрочным, что в первый раз было показано в графене около 15 годов назад.
“Фрустрированный магнетизм” возникает, когда магнитные моменты в материале (представьте для себя мелкие стержневые магниты, которые пробуют повернуть друг дружку и выстроиться с севера на юг, когда вы соединяете их вкупе) размещены в особенной геометрии, как треугольные сетки.
Этот сценарий может затруднить выстраивание стержневых магнитов таковым образом, чтоб все они уравновешивали друг дружку и были размеренными. Материалы, владеющие сиим свойством, встречаются изредка, в особенности железные. Большая часть расстроенных магнитных материалов являются электронными изоляторами, что значит, что их электроны недвижны.
«Железные фрустрированные магниты высоко ценились в течение нескольких десятилетий. По прогнозам, они могут содержать нетрадиционную сверхпроводимость, майорановские фермионы, быть полезными для квантовых вычислений и почти все другое», – молвят ученые.
Структурно KV3Sb5 имеет 2-D слоистую структуру, в какой треугольные слои ванадия и сурьмы свободно укладываются поверх слоев калия. Это позволило создателям просто употреблять ленту, чтоб отслаивать несколько слоев (так именуемые хлопья) за один раз.
Смотрите такжеМатериалы
Немагнитный материал в первый раз стал магнитным при помощи электро энергии
1.08.2020Физика
Странноватые сплавы как новое состояние материи
24.07.2020
“Это было весьма принципиально, поэтому что это позволило нам употреблять электронно-лучевую литографию (к примеру, фотолитографию, которая употребляется для производства компьютерных чипов, но употребляет электроны, а не фотоны), чтоб создать крохотные устройства из хлопьев и измерить характеристики, которые люди не могут просто измерить в объеме.- увидел ведущий создатель статьи Шуо-Ин Ян из Института физики Макса Планка. “Мы были взволнованы, найдя, что хлопья были достаточно устойчивы к процессу производства, что дозволяет относительно просто работать с ними и изучить огромное количество параметров”.
Вооружившись данной композицией параметров, команда поначалу решила находить аномальный эффект Холла (AHE) в материале. Это явление состоит в том, что электроны в материале с приложенным электронным полем (но без магнитного поля) могут отклоняться на 90 градусов разными механизмами.
“Была выдвинута теория, что сплавы с треугольным расположением спинов могут иметь значимый наружный эффект, потому это было не плохое пространство для начала”, – отметил Ян. Используя фотоэлектронную спектроскопию с угловым разрешением, изготовка микроприборов и низкотемпературную систему измерения электрических параметров, ученые смогли следить один из самых огромных AHE, когда-либо виденных.
AHE можно поделить на две главные группы: внутренние и наружные. “Внутренний механизм похож на то, как если б футболист сделал пас собственному товарищу по команде, отправив мяч либо электрон вокруг неких защитников (без столкновения с ними). Наружное – это как мяч, отскакивающий от заступника, либо центр магнитного рассеяния, и уходящий в сторону опосля столкновения. Почти все материалы, в каких доминируют наружные причины, имеют случайное размещение защитников на поле, либо центры магнитного рассеяния, случаем разбавленные по всему кристаллу. KV3Sb5 различается тем, что имеет группы из 3 центров магнитного рассеяния, расположенных в треугольной сетке. В этом случае мяч рассеивается от группы защитников, а не от 1-го, и с большей вероятностью уйдет в сторону, чем если б лишь один был на пути.” – разъясняют ученые.
Это, по существу, теоретизированный механизм спин-кластерного косого рассеяния AHE, который был продемонстрирован создателями в этом материале. “Но условие, с которым входящий мяч попадает в скопление, кажется, имеет значение; вы либо я пинаем мяч, это не то же самое, как если б, скажем, Кристиано Роналду пнул мяч. Когда Роналду пинает мяч, он движется намного резвее и отскакивает от скопления с еще большей скоростью, двигаясь в сторону резвее, чем если б хоть какой средний человек пнул его. Это, грубо говоря, разница меж квазичастицами Дирака (Роналду) в этом материале и нормальными электронами (средний человек) и соединено с тем, почему мы лицезреем таковой большенный AHE”.
Эти результаты могут также посодействовать ученым идентифицировать остальные материалы с таковым сочетанием ингредиентов.
Принципиально отметить, что та же физика, управляющая сиим AHE, может также привести к весьма большенному спиновому эффекту Холла (SHE) – где заместо генерации ортогонального зарядового тока генерируется ортогональный спиновый ток. Это принципиально для вычислительных технологий последующего поколения, основанных на спине электрона, а не на его заряде.
“Это новейший материал для нашей игровой площадки: физика Дирака, фрустрированный магнетизм, 2-D слои и хим стабильность – все в одном. Есть много способностей изучить смешные, странноватые явления, такие как нестандартная сверхпроводимость и почти все другое”.
Источник: