Nova vrsta kvazipartikula mogla bi revolucionirati naše razumijevanje magnetizma
Tim fizičara objavio je otkriće nove vrste kvazipartikula, koji se čini da se pojavljuju u svim magnetskim materijalima. Ovo otkriće sugerira da magnetizam nije toliko statičan koliko smo mislili. Što zapravo predstavljaju kvazipartikuli? Oni se pojavljuju u određenim sustavima, poput električnih krugova. Na primjer, u liitijevim atomima, elektroni u vanjskim ljuskama mogu se kretati prema ljuskama drugih atoma litija, pritom prenoseći svoju negativnu naboj. Sami prostori mogu se modelirati kao čestice s vlastitom pozitivnom nabojem koje se kreću kroz sustav.
Za mnoge se čini da su ovi kvazipartikuli nevažni, no zapravo mogu objasniti kako ovi sustavi funkcioniraju i involvirani su u različite aspekte tehnologije, od naših elektroničkih uređaja do prijenosa topline.
Istraživanje novog kvazipartikula
U novom istraživanju, znanstvenici sa Sveučilišta u Missouri provjerili su nanoskopske strukture neodimija (Nd) u obliku saća, otkrivajući novu vrstu kvazipartikula. “Tradicionalno se kinetika domena smatra mehanizmom koji pokreće dinamičko ponašanje u nanostrukturiranim magnetima, što zahtijeva primjenu magnetskog polja ili električne struje. Međutim, na dužinskim razmjerima koji se približavaju granici jedine domene, priroda magnetskih interakcija i rezultantne dinamičke osobine se dramatično mijenjaju,” objašnjava tim u svom radu.
Ključni nalazi istraživanja
- Tim je otkrio kvazipartikule u obliku vrtloga koji postoje unutar strukture, neovisno o jačini magnetskog polja ili temperaturi materijala.
- Kvasipartikuli su iznenađujuće dinamični i slobodno se kreću.
- U strukturi saća s nanoskalnim elementima, kvazipartikuli nisu vezani za uređene domene zbog ograničenog oblika nanomagneta što im omogućuje slobodno kretanje.
“Svi smo vidjeli mjehuriće koji se formiraju u gaziranim pićima,” objasnio je Carsten Ullrich, ugledni profesor fizike i astronomije na Sveučilištu Missouri. “Ovi kvazipartikuli su poput tih mjehurića, a otkrili smo da se mogu slobodno kretati nevjerojatnim brzinama.”
Praktične primjene novih kvazipartikula
Osim što je zanimljiv, ovaj novi kvazipartikul mogao bi imati praktične primjene, uključujući razvoj brže i učinkovitije elektronike. Posebno bi mogao biti koristan u području spintronike, gdje se koristi spin elektrona umjesto naboj za pohranu i obradu informacija. “Spin ovih elektrona odgovoran je za magnetske pojave,” dodao je Deepak Singh, docent fizike i astronomije na sveučilištu i stručnjak za spintroniku. “Elektroni imaju dvije osobine: naboj i spin. Umjesto korištenja konvencionalnog naboja, koristimo rotacijsku, ili spin osobinu. To je učinkovitije jer spin troši mnogo manje energije od naboja.”
Zaključak
Ovo otkriće može biti samo početak novog razumijevanja magnetizma. Iako je još uvijek potrebno mnogo istraživanja kako bi se otkrile sve praktične primjene, raduje nas što je otkriven kvazipartikul koji se javlja u svim magnetskim materijalima, a o kojemu do sada nismo znali. Istraživanje je objavljeno u časopisu Physical Review Research.
