微小粒子，巨大潜力：科学家在所有磁性材料中发现了新型准粒子

研究人员最近在纳米尺度上取得了突破性的发现：一种新型的准粒子存在于所有磁性材料中，无论其强度或温度如何。这些新特性动摇了研究人员之前对磁性的认识，表明它并不像以前认为的那样是静态的

“收缩纳米磁体中的新兴拓扑准粒子动力学”发表在《物理评论研究》上。研究人员包括密苏里大学艺术与科学学院的Deepak Singh和Carsten Ullrich，以及他们的学生和博士后团队

策展人物理学和天文学杰出教授Ullrich说：“我们都见过在苏打水或其他碳酸饮料产品中形成的气泡。”。“准粒子就像那些气泡，我们发现它们可以以非常快的速度自由移动。”

这一发现可能有助于开发更快、更智能、更节能的新一代电子产品。但首先，科学家们需要确定这一发现如何影响这些过程

一个可以从研究人员的发现中直接受益的科学领域是自旋电子学，或“自旋电子学”。Ullrich说，虽然传统电子学使用电子的电荷来存储和处理信息，但自旋电子学使用的是电子的自然自旋，这一特性与电子的量子性质有着内在的联系

专门研究自旋电子学的物理学和天文学副教授辛格说，例如，当用自旋电子学供电时，手机电池一次充电可以持续数百小时

辛格说：“这些电子的自旋性质是磁现象的原因。”。“电子有两种性质：电荷和自旋。因此，我们使用旋转或自旋性质，而不是使用传统电荷。这更有效，因为自旋消耗的能量比电荷少得多。”辛格的团队，包括前研究生郭佳森，利用辛格多年来在磁性材料方面的专业知识来改进它们的性质，处理了这些实验。Ullrich的团队与博士后研究员Daniel Hill一起分析了Singh的结果，并创建了模型来解释他们在橡树岭国家实验室的强大光谱仪下观察到的独特行为

目前的研究建立在该团队早期发表在《自然通讯》上的研究基础上，他们在那里首次报道了这种纳米级的动态行为 More information: J. Guo et al, Emergent topological quasiparticle kinetics in constricted nanomagnets, Physical Review Research (2024). DOI: 10.1103/PhysRevResearch.6.043144

Journal information: Physical Review Research , Nature Communications