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科学家发现水晶表现出安磷异国情调的螺旋磁力

物理学 2021-09-21 00:31:24

通过国家标准和技术研究所这种“半型”晶体由重复单元电池(例如左侧)的重复单元电池组成,该单元具有方形顶部和矩形侧

球体代表硅(紫色),铝(绿松石)和 - 在金 - 钕(Nd)原子中,其最后一个是磁性的

理解材料的特殊磁性需要九个单位作为右侧的较大块(其具有红色的单位单细胞)显示为较大的细胞

这个3x3块显示绿色“Weyl”电子在细胞顶部斜面行进并影响Nd原子的磁自旋取向

的特殊性能是旋转方向的锁定,它们是平行的或反平行的在其运动的方向上,如韦尔电子的小箭头所示

,因为这些电子沿着四个金Nd原子行进,ND旋转将自己重新定位成“旋转螺旋”,这可以是可想而像的“旋转螺旋”在12点钟方向上连续指出(最接近红色箭头向上的观看者),4点钟(蓝色箭头),8点(也是蓝色),再次12点钟(离观众最远)在红色)

Nd原子的线延伸到晶体的许多层,提供许多INS这种不寻常的磁图案的矛盾

学分:n

Hanacek / NIST的异国磁性形式已经发现并与同样异乎寻常的电子类型,根据分​​析新的水晶。其中它们出现在国家标准和技术研究所(NIST)

通过晶体独特的电子结构创建和保护磁力,提供了一种可以用于快速,鲁棒信息存储设备的机制

t他新发明的材料具有一种不寻常的结构,该结构进行电力,但使流动的电子表现为无麻颗粒,其磁性与其运动方向连接到其他材料中,这种渭硅电子引发了与之相关的新行为然而,在这种情况下,电导率

在这种情况下,电子促进了磁性螺旋的自发形成

“”我们的研究显示了驾驶集体磁性的这些颗粒的罕见例子“,”Collin Broholm说: Johns Hopkins University的物理学家在NIST中子研究中心(NCNR)的实验工作(NCNR)

“”“我们的实验说明了可以从Weyl Electron

”的独特形式的磁性

“”发现,出现在自然伴侣rials,揭示了材料之间的复杂关系,流过它的电子作为电流和磁性的电子材料在冰箱磁体中表现出来

,我们有时会想象其每个铁原子,因为它具有刺穿杆磁铁其“北”极点指向一定方向

该图像是指原子的自旋取向,其并联排列

该研究的材料不同

它是由硅和金属铝制成的“半型”,金属铝和钕

在一起形成晶体,这意味着其组分原子以常规重复模式布置

然而,它是一个破坏反转对称的晶体,这意味着重复模式在一侧不同晶体的单元电池 - 晶格的最小构造块与另一个

稳定透过晶体的电子稳定,这反过来驱动其磁性的不寻常行为

电子的稳定性显示在其旋转方向上的均匀性

在大多数导电铜线的大多数材料中,流过电线的电子在随机方向上的旋转旋转

[在半想象中不如此,其破损对称性将流动的电子转变为翅膀在电子行进方向上或在精确相反的方向上定向的威尔电子

这是Weyl电子的这种锁定旋转到他们的动作方向 - 他们的动力帽子导致半胎儿的罕见磁性行为

材料的三种类型的三种原子是所有导电,为电子提供阶梯式电子,因为它们从原子跳到原子

然而,只有钕(Nd)原子表现出磁性

它们易于威尔电子的影响,这将Nd原子以一种好奇的方式推动

沿着任何行通过半伸展伸展的Nd原子的任何行,以及你将看到研究团队指的是“旋转螺旋

”“”一种简化的方式e这是第一个ND Atom的旋转点到12点钟,然后下一个到4点钟,然后是第三到8点钟,“Broholm表示

”然后模式重复

这种美丽的旋转'纹理'由Weyl Electrons推动,因为他们访问了邻近的ND原子

“在约翰霍普金斯大学昆腾物质研究所内的许多群体之间进行了合作,揭示了特别的晶体中产生的磁性

它包括在晶体合成的基团,复杂的数值计算和中子散射实验

“对于中子散射,我们从大量的中子衍射光束时间大大受益匪浅我们在NIST中子研究中心可用,“Jonathan Gaudet,其中之一论文的共同作者

“”没有光束时间,我们会错过这些美丽的新物理

“”旋转螺旋的每个环长度约为150纳米,螺旋只出现在寒冷时低于7 k

的温度

Broholm表示,有材料具有在室温下起作用的物理性质的材料,并且它们可以利用它们以创造有效的磁存储器件

“磁性存储器技术磁盘通常要求您为他们创建一个磁场工作,“他说

”使用这类材料,您可以存储信息而不需要应用或检测磁场

阅读并将信息写入电气速度更快,更强大

“了解效果Weyl Electrons Drive也可能脱光,这些材料对物理学家的其他材料脱光

“从根本上讲,我们可能能够创造各种具有不同内部自旋特征的材料 - 也许我们已经拥有了不同的材料 - Broholm表示

“作为一个社区,我们创造了许多磁性结构,我们不会立即理解

已经看到Weyl介导的磁性的特殊性,我们最终能够理解和使用这种异国磁性结构

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