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最新科技能否实现在二维磁铁中,观察到自旋波,还能切换磁性?

就像大脚怪和尼斯湖怪兽相同,磁体系中的临界“自旋波”还没有被捕拍照看捉到。与传说中的生物不同,这些高度相关的电子自旋形式的动摇的确存在,但它们太随机和动乱,无法实时看到。康奈尔大学一个研讨团队开发了一种新的成像技能,这种技能满意快速和活络,能够调查到二维磁铁中这些难以捉摸的临界动摇。这种实时成像使研讨人员能够经过一种“被迫”机制来操控动摇和切换磁性。

这终究或许促进更节能磁存储设备的诞生,其研讨成果宣布在《天然资料》期刊上。研讨的联合资深作者是文理学院物理学副教授麦健辉和工程学院运用与工程物理学教授单杰,这两位研讨人员都是康奈尔大学卡夫利纳米科学研讨所的成员,他们经过教务长的纳米科学和微体系工程(NEXT Nano)建议来到康奈尔大学,其同享的实验室专门研讨原子薄的量子资料。

当磁化动摇发生在热力学临界点邻近时,就被认为是“临界”的。热力学临界点是指一种物质转变成新的相态,然后发生各种不寻常现象的时间。铁便是一个典型的比如,当加热到极点温度时,它就会失掉磁性。在这个要害区域或临界点中,动摇不再是随机行为,而是变得高度相关。卡夫利研讨所博士后研讨员、研讨的首要作者金晨浩(音译)说:我们你幻想一切空气分子都是相关的,它们就像风相同在十分大的长度范围内一同移动。

实时捕捉动摇

这便是当动摇变得相关时会发生的工作,这或许会在一个体系和任何尺度上导致戏剧性的影响,由于这种相关性理论上能够到达无穷大,研讨看到的动摇是自旋或磁矩的动摇。这些临界磁化强度动摇很难看到,由于它们是不断改变的,而且发生在十分窄的温度范围内。物理学家研讨磁性相变已经有几十年了,这种现象在二维体系中更简单调查到,还有什么比只要一层原子的磁铁更二维的呢?

从单个原子层调查信号依然存在许多应战,研讨人员运用了单层铁磁绝缘体,溴化铬,作为一个二维体系,它具有更宽的临界区域和更强动摇。为了实时看到这些动摇,研讨人员需求一种相同快速、具有高空间分辨率和宽视界成像才能的办法。该团队能够满意这些规范,办法是运用具有十分纯偏振态的光来勘探单层,并记录下明晰的磁矩信号当它发生自发动摇时。

实时捕捉这一现象的才能,意味着研讨人员只需施加一个小电压,让动摇在不同状况之间来回切换,就能够操控磁铁中的临界动摇。一旦到达方针状况或值,就能够关断电压。不需求磁场来操控动摇,由于它们本质上是自己驱动的。这与自动磁状况切换是一个底子不同的概念,由于它是彻底被迫的,这是一种根据从丈量中取得的信息切换,而不是自动驱动体系。所以这是一个新的概念,能够会节约很多动力。

博科园|研讨/来自:康奈尔大学

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