Популярные Нано Технологии

Кадры

Фотогалерея

Новости

Создан искусственный спиновый лед / 03.12.2010

© Перевод Исаева Е.

Источник: popnano.ru

Впервые международной команде ученых удалось создать искусственный спиновый лед в состоянии термического равновесия, что позволило им рассмотреть точную конфигурацию этого наноматериала, сообщается на сайте Университета Лидса.

Изображение авторов исследования

Ученые из Лидского Университета, Брукхевенской национальной лаборатории Министерства энергетики США и Эплтонской лаборатории Резерфорда Британского совета по науке и технике заявили, что это открытие позволит им более детально изучить научное явление, известное как «магнитные монополи», которые, как предполагается, существуют в подобных структурах. Данные исследования опубликованы в журнале Nature Physics.

Искусственный спиновый лед создается при помощи нанотехнологии и состоит из миллионов крошечных магнитов, каждый из которых в тысячи раз меньше песчинки. Магниты существуют в решетке, также известной как «нарушенная структура» ("frustrated" structure). Как и у обычного льда, геометрия этой структуры означает, что все взаимодействия между атомами не могут быть выполнены одновременно.

«Это похоже на попытку чередования мест для мужчин и женщин за круглым столом, притом, что общее число мест - нечетное. Сколько бы вы не пересаживали их, вам это не удастся», - сказал соавтор статьи доктор Кристофер Мэрроуз (Christopher Marrows) из Лидского Университета.

В спиновом льде магнитные диполи с северным и южным полюсом выстроены в четырехгранную структуру (тетраэдр). Каждый диполь имеет магнитный момент, напоминающий протоны в молекулах H2O водного льда, которые притягивают и отталкивают друг друга. Следовательно, диполи самостоятельно принимают самое энергоэкономичное положение, при котором два диполя направлены внутрь и наружу.

По словам доктора Мэрроуза, в последнее время спиновые льды вызвали много волнений, поскольку стало понятно, что они являются сферой деятельности физиков, изучающих возбуждения магнитных монополей и физику последовательностей Дирака в твердом состоянии. Однако до сих пор все образцы этих искусственных структур, созданных в лабораторных условиях, были «сжатыми».

«Что сделали мы – нашли способ «разжать» спиновый лед в упорядоченное состояние покоя, известное как термическое равновесие. Потом мы можем заморозить образец до нынешнего состояния и с помощью микроскопа увидеть, в какие стороны указывают все маленькие магниты. Это равноценно возможности сфотографировать каждый атом в комнате, поскольку позволяет нам внимательно изучить сформировавшуюся структуру».

Джейсон Морган (Jason Morgan), аспирант Лидского Университета и ведущий автор статьи, оказался первым, кто пронаблюдал образец в равновесии. «До этого еще не удавалось получить образец, самоорганизующийся таким образом, какое-то время это вообще считалось невозможным. Но, когда мы посмотрели на образец с помощью магнитной силовой микроскопии и увидели эти прекрасные периодические структуры, сразу догадались, что нам удалось добиться упорядоченного основного состояния".

Исследователям также удалось пронаблюдать отдельные возбуждения из этого основного состояния внутри образца, что, по их словам, является доказательством динамики монополей внутри решетки.

Магнитные монополи – магниты, у которых есть только северный или южный полюс – это бывшие гипотетические частицы, которые, как считается, существуют в спиновом льде. Некоторые ученые надеются, что более четкое понимание этих монополей поможет продвинуться новой технологии - «магнетричеству» - магнитному эквиваленту электричества.

Соавтор статьи Шон Лэнгридж (Sean Langridge), являющийся приглашенным профессором Лидского Университета и членом Совета по научно-техническому оборудованию Великобритании, добавил, что «в системах спинового льда естественного происхождения это основное состояние предсказывалось, но экспериментально не наблюдалось. Теперь, когда это обнаружили в искусственной системе, следует в динамике пронаблюдать возбуждения из этого основного состояния. Сделать это можно только  при помощи современных литографических техник, которые позволят нам лучше разобраться в этих замечательных системах».

Команда из Брукхевена создала образцы искусственного спинового льда при помощи новейшего нанотехнологического инструмента, который называется «электронно-лучевое пишущее устройство» (electron beam writer). Подобный прибор за 4 миллиона фунтов стерлингов вскоре появится и в Лидском Университете. Единственный экземпляр в Великобритании, он позволит продолжить сотрудничество с исследователями из Брукхевена.


Другие новости по теме:
27.09.20 - Перовскитным солнечным элементам продлили жизнь
14.09.20 - Магнитный насос за $3,89
10.09.20 - В ТПУ разработали новый способ производства карбида вольфрама и других сверхтвердых материалов
02.09.20 - В БелГУ повысили прочность многоэлементных сплавов
31.08.20 - Американцы работают над батареей из ядерных отходов
TOP100 самых популярных
новостей
за месяц
Место Наименование Показов
1

Нанотехнологи из США и Японии разделили премию Испании

2 японских и 3 американских ученых стали лауреатами престижной премии принца Астурийского за научные и технические разработки в области нанотехнологий. Испания присудила награды японским ученым Сум

1847
2

Одноколесный велосипед с электромотором (видео)

Enicycle - это моторизованный одноколесный велосипед, сконструированный изобретателем из Словении Александером Полутником (Aleksander Polutnik). Научиться ездить на этом необычном средстве передвижени

202
3

Над Европой обнаружен радиоактивный йод - 131

Следы радиоактивного йода были обнаружены в атмосфере многих европейских стран. Источник утечки пока не определен. Йод-131 в основном используется в фармацевтике. Он является побочным продуктом

197
4

Ученые обнаружили неизвестный ранее вирус

Способ глубокого секвенирования помог международной команде исследователей открыть новую разновидность рабдовирусов, которые вызывают заболевание бешенством у животных и людей. При этом, обнаруженный

193
5

Лунный камень стал источником кислорода

Исследователи из Кембриджа создали небольшой химический реактор, способный проводить процессы окисления и производство кислорода из лунного камня. В основе работы реактора лежит просто электромеханиче

190

Анонсы событий