Uusi aikakausi materiaalitieteessä: antiferromagneettiset kvasikiteet

Tutkijat ovat löytäneet antiferromagnetismin todellisesta ikosaedrisestä kvasikiteestä, mikä elvyttää antiferromagneettisten kvasikiteiden etsintää

Kvasikiteet (QC) ovat kiinteitä materiaaleja, joilla on kiehtova atomijärjestely. Toisin kuin tavalliset kiteet, joissa atomijärjestelyillä on järjestynyt toistuva kuvio, kvasikiteet osoittava pitkän kantaman atomijärjestyksen, joka ei ole jaksollinen. Tästä "kvasijaksollisesta" luonteesta johtuen QC:illä on epätavallisia symmetrioita, jotka puuttuvat tavanomaisista kiteistä.

Kondensoituneen aineen fysiikan tutkijat ovat kiinnittäneet valtavasti huomiota kvasikiteisiin yrittäen sekä toteuttaa ainutlaatuisen kvasiperiodisen magneettisen järjestyksen että niiden mahdolliset sovellukset spintroniikassa ja magneettisessa jäähdytyksessä.

Ferromagnetismi löydettiin äskettäin kulta-gallium-harvinaisen maametallin (Au-Ga-R) ikosaedrisistä QC:istä (iQC). Tiedemiehet eivät kuitenkaan olleet yllättyneitä tästä havainnosta, koska translaatiojaksoisuus - atomien toistuva järjestely kiteessä - ei ole ferromagneettisen järjestyksen syntymisen edellytys. Sitä vastoin toinen luonnossa esiintyvä perustyyppinen magneettinen järjestys, antiferromagnetismi, on luonnostaan herkempi kidesymmetrialle.

Vaikka teoreetikot ovat pitkään odottaneet antiferromagnetismin muodostumista tietyissä kvasikiteissä, sitä ei ole vielä havaittu suoraan.

Uraauurtavassa tutkimuksessa tutkimusryhmä on vihdoin löytänyt antiferromagnetismin todellisesta kvanttikiteestä.

Ryhmää johti Ryuji Tamura Tokion tiedeyliopiston (TUS) materiaalitieteen ja teknologian laitokselta. Mukana oli myös tutkijoita Tohokun yliopistosta ja Australian Nuclear Science and Technology Organisaatiosta ja Sydneyn yliopistosta.

"Tämä löytö ratkaisee vihdoin pitkään jatkuneen ongelman siitä, onko antiferromagneettinen järjestys mahdollista todellisissa laadunvarmistuksissa", Tamura kommentoi. " Antiferromagneettiset kvasikiteet voivat mahdollistaa ennennäkemättömiä toimintoja, kuten ultrapehmeitä magneettisia vasteita, ja tuovat vallankumouksen spintroniikassa ja magneettisessa jäähdytyksessä tulevaisuudessa. "

Tutkijoiden löytö on linjassa Yhdistyneiden Kansakuntien kestävän kehityksen tavoitteiden (SDG) – edullinen ja puhdas energia (SDG 7), teollisuus, innovaatiot ja infrastruktuuri (SDG 9) – kanssa rakentamalla energiatehokasta elektroniikkaa.

Ratkaisemalla vuosikymmeniä kestäneen mysteerin tämä löytö ei vain elvyttä tutkimattomien antiferromagneettisten QC:iden etsintää, vaan myös avaa kvasiperiodisten antiferromagneettien uuden tutkimuskentän, jonka vaikutukset ulottuvat paljon spintroniikkaa pidemmälle.

Aiheesta aiemmin:

Valon ja sähkömagneettisten kenttien hallintaa

Pyörteisen sähkökentän löytö voi vaikuttaa kvanttilaskentaan