Новое открытие: Ученые обнаружили новый тип ферромагнетизма в искусственно созданном материале

Группа исследователей из ETH Zurich обнаружила новый тип ферромагнетизма в искусственно созданном материале. Под руководством Атача Имамоглу (Ataç Imamoğlu) из Института квантовой электроники и Юджина Демлера (Eugene Demler) из Института теоретической физики группа недавно опубликовала свои результаты в научном журнале Nature.

Ферромагнетизм — это явление, при котором магнитные моменты электронов выстраиваются в одном направлении, что приводит к возникновению постоянного магнетизма. Такое выравнивание происходит благодаря обменному взаимодействию, включающему электростатическое отталкивание между электронами и квантовомеханические свойства спинов электронов.

Традиционно ферромагнитные материалы, такие как железо и никель, демонстрируют такое поведение, если их не нагревать выше определенной температуры. Однако исследователи из ETH Zurich обнаружили новый тип ферромагнетизма в искусственно созданном материале.

Группа исследователей создала этот материал путем наслаивания друг на друга атомарно тонких слоев двух различных полупроводниковых материалов — диселенида молибдена и дисульфида вольфрама. Различные постоянные решетки этих материалов создают двумерный периодический потенциал с большой постоянной решетки. При приложении электрического напряжения решетка может быть заполнена электронами.

Эти так называемые муаровые материалы в последние годы вызывают значительный интерес благодаря возможности исследовать квантовые эффекты сильно взаимодействующих электронов. Однако до сих пор мало что было известно об их магнитных свойствах.

Для изучения магнитных свойств муарового материала Имамоглу и его коллеги использовали лазерное излучение для освещения материала и измеряли силу отражения света для различных поляризаций. Анализируя разницу в силе отражения, они смогли определить, в какую сторону направлены спины электронов — в одну или в разные, тем самым выявив намагниченность материала.

Исследователи обнаружили, что когда на каждый участок решетки приходится ровно один электрон, спины электронов неупорядочены. Однако при увеличении числа электронов, заполняющих решетку, пары электронов образуют дублоны, и спины выравниваются ферромагнитным образом. Такое выравнивание минимизирует кинетическую энергию системы.

Это открытие открывает новые возможности для понимания и манипулирования магнетизмом в материалах. Оно также подчеркивает потенциал муаровых материалов для исследования квантовых эффектов и разработки новых технологий.

По словам Имамоглу, "наши результаты позволяют по-новому взглянуть на возникновение магнетизма в материалах и открывают путь к дальнейшему изучению муаровых материалов и их уникальных свойств".