康奈尔大学 信用:CC0公共领域 像大脚怪和尼斯湖水怪一样，磁系统中的临界自旋波动还没有被拍摄下来
与传说中的生物不同，这些波动——它们是高度相关的电子自旋模式——确实存在，但它们太随机和湍流了，无法实时看到
康奈尔大学的一个团队开发了一种新的成像技术，这种技术足够快速和灵敏，可以观察二维磁体中这些难以捉摸的临界波动
这种实时成像允许研究人员通过一种“被动”机制来控制波动和切换磁性，这种机制最终可能导致更节能的磁存储设备
激进合作 该团队的论文“二维磁体临界波动的成像和控制”发表在6月8日的《自然材料》杂志上
该论文的合著者是文理学院物理学副教授麦建辉和工程学院应用与工程物理学教授桀山
两位研究人员都是康奈尔纳米科学学院的成员，他们是通过教务长的纳米科学和微系统工程倡议来到康奈尔的
他们共享的实验室专门研究原子级薄量子材料的物理
当磁化强度波动发生在热力学临界点附近时，这种波动被认为是“临界”的，这是一种物质转变为新相的时刻，会引起各种异常现象
一个典型的例子是铁，当加热到极端温度时，它会失去磁性
在这个关键区域，或者说机制中，波动不再是随机的，而是高度相关的
“如果你想象所有的空气分子都是相互关联的，那么它们就像风一样在一个非常大的长度范围内一起运动，”卡弗利研究所博士后金说，他是这篇论文的第一作者
“当波动变得相互关联时，就会发生这种情况
它能在一个系统和任何尺度上导致戏剧性的效果，因为原则上，相关性可以达到无穷大
我们现在看到的波动是自旋，或磁矩，波动
" 这些临界磁化强度波动很难看到，因为它们在非常窄的温度范围内不断变化
“物理学家研究磁相变已经有几十年了，我们知道这种现象在二维系统中更容易观察到，”马克说
“有什么比只有一层原子的磁铁更二维的？” 观察单个原子层发出的信号仍然存在很多挑战
研究人员使用了单层铁磁绝缘体溴化铬，作为一个二维系统，它具有更宽的临界区和更强的波动性
为了实时观察这些波动，研究人员需要一种同样快速、具有高空间分辨率和宽视场成像能力的方法
该小组能够满足这些标准，通过使用非常纯的偏振态的光来探测单层，并记录磁矩的清晰信号——磁矩是磁体的强度和方向——因为它产生自发波动
实时捕捉这一现象的能力意味着研究人员可以简单地通过施加小电压并让波动在状态之间来回切换来控制磁体中的临界波动
一旦达到目标状态或值，就可以关闭电压
不需要磁场来控制波动，因为波动本质上是自己驱动的
这可能会导致产生消耗更少能量的磁存储设备
“这是一个与主动磁状态转换根本不同的概念，因为它完全是被动的，”麦说
“这种转换是基于从测量中获得的信息，而不是主动驱动系统
所以这是一个新概念，有可能节省大量能源
"
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