Sähköisesti ohjattua magnetismia

Tutkitun "puolimetallisen" kiteen yksikkökennot ja niistä rakentuvissa 3x3 -lohkoissa esiintyy vihreitä Weyl-elektroneja. Lohkon läpi diagonaalisesti kulkiessaan ne vaikuttavat Neodyymi-atomien magnetismin muodostaman spin-spiraalin suuntautumiseen.

Suurempi kuva

National Institute of Standards and Technologyn (NIST) tutkijat ovat löytäneet eksoottisen muodon magnetismia ja linkittäneet sen yhtä eksoottiseen tyyppiin elektroneja. Magnetismi luodaan ja suojataan kiteen ainutlaatuisella elektronisella rakenteella, mikä tarjoaa mekanismin, jota voitaisiin hyödyntää nopeissa ja kestävissä datan tallennuslaitteissa.

Tällä äskettäin keksityllä materiaalilla on epätavallinen rakenne, joka johtaa sähköä, mutta saa virtaavat elektronit käyttäytymään massattomina hiukkasina, joiden magnetismi linkittyy niiden liikesuuntaan. Muissa materiaaleissa tällaiset Weyl-elektronit ovat herättäneet uutta käyttäytymistä, jotka liittyvät sähkönjohtavuuteen. Tässä tapauksessa elektronit kuitenkin edistävät magneettisen spiraalin spontaania muodostumista.

"Tutkimuksemme osoittaa harvinaisen esimerkin näistä hiukkasista, jotka ajavat kollektiivista magneettisuutta", sanoo Johns Hopkinsin yliopiston fyysikko Collin Broholm. "Kokeilumme kuvaa ainutlaatuista magnetismin muotoa, joka voi syntyä Weyl-elektroneista."

Useimmissa sähköä johtavissa materiaaleissa, kuten kuparilangassa, sen läpi virtaavilla elektroneilla spinit osoittavat satunnaisiin suuntiin. Näin ei ole puolimetallissa, jonka rikkoutunut symmetria muuttaa virtaavat elektronit Weyl-elektroneiksi, joiden spinit ovat suunnattu joko elektronin kulkusuuntaan tai päinvastaiseen suuntaan, mikä sitten aiheuttaa puolimetallin harvinaisen magneettisen käyttäytymisen.

"Kokeilumme kuvaa ainutlaatuista magnetismin muotoa, joka voi syntyä Weyl -elektroneista."

"Magneettinen muistitekniikka, kuten kiintolevyt, vaatii yleensä magneettikentän luomista niiden toimimiseksi", Jonathan Gaudet sanoo. ”Tämän materiaaliluokan avulla voit tallentaa informaatiota tarvitsematta käyttää tai havaita magneettikenttää. Tietojen lukeminen ja kirjoittaminen sähköisesti on nopeampaa ja tehokkaampaa.”

Aiheesta aiemmin:

Topologiaa ja magneettisuutta

Parhaat kahdesta maailmasta: Magnetismi ja Weyl-puolimetallit