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钻石和铁锈有助于揭示“不可能”的准粒子

本站发布时间:2023-12-16 14:56:03

研究人员在与地球密切相关的材料中发现了磁单极子,即隔离的磁电荷,这些结果可以用来为绿色能源和主要计算技术提供动力

剑桥大学领导的研究人员使用了一种已知的金刚石量子传感技术,在氧化铁类型的陨石表面观察到了红外纹理和微弱的磁性信号

研究人员发现,通过许多探针的聚集活性(粒子的规则矩),赤铁矿中出现了磁极这些记忆分子在陨石表面的旋转纹理上滑动,就像一个磁性电荷的小盒子这是首次在实验中观察到自然发生的合并血红蛋白

这些研究还显示了先前的致密布线结构和赤铁矿等材料的血凝电荷之间的直接联系,因为它们之间存在秘密代码连接这些结果可用于下一代逻辑和内存应用,发表在《自然材料》杂志上

根据剑桥物理学专家James Clerk-Maxwell的方程,磁性物体,无论它是否对地球本身产生了磁共振,都必须对一个无法被排除的磁极进行性别歧视

MeteAtatü;教授说:“每天使用的磁铁有两极:南北。”;re,整体搜索“在19世纪,人们普遍认为单极子是绝对的。但由于没有建立电磁学的基本方程,詹姆斯·克莱克·马克斯韦尔不同意。”

Atatü;Reis是剑桥洞穴实验室的负责人,地点由Maxwell自己决定他说:“如果单极子存在,我们能够孤立它,它就会发现一个被认为是丢失的令人困惑的部分。”

大约15年前,科学家们认为磁极可能存在于磁性材料中这一理论已经成功地消除了南北极的极端分离,使局部双极出现在称为“小”的另一种材料中

然而,有另一种策略可以找到单极子,包括概念的出现合并的结果或任何物理实体的组合都会产生大于或不同于其各部分的性质

剑桥大学的研究人员与牛津大学和新加坡国立大学的同事合作,使用了一种在二维空间中传播的紧急覆盖单极子,在磁性材料表面的旋转纹理中滑动

布线拓扑结构存在于两种主要类型的材料中:铁磁体和铁磁体在这两种磁体中,反铁磁体比铁磁体更稳定,但研究的结果却很重要,因为它们具有“强大的磁性特征”

研究反铁磁体的行为,Atatü;重新讨论了被称为金刚石量子磁学的成像技术这项技术使用单自旋——一种电子的相干动量——在金刚石针中精确测量材料表面的磁场,而不会影响行为

在目前的研究中,研究人员发现了一种技术上相似的赤铁矿,一种铁磁性的氧化铁材料令人惊讶的是,他们在陨石中发现了隐藏的磁荷模式,包括单极、偶极和四极

牛津大学的合著者PaoloRadaelli教授说:“理论上已经预测了单极,但这是我们第一次真正在自然发生的磁体中看到二维单极。”

牛津大学的第一作者HariomJani博士说:“许多粒子的微观结构重新收集了许多粒子的活动状态,这些粒子比单个粒子有更大的边界,因此它们通过许多身体相互作用而融合。这些粒子具有多个饱和、局部的稳定粒子,并具有不同的磁场。”

“我们研究了如何使用有限的量子磁学来研究二维量子材料中磁性的最周期行为,这可能会在该地区开辟新的研究领域,”来自癌症实验室的第一作者AnthonyTan博士说“挑战一直是直接想象这些纹理和磁性物质,因为它们的磁性很弱,但现在我们能够做到这一点,并将钻石和钻石完美地结合在一起。”

这项研究不仅提高了金刚石量子磁学的潜力,而且也降低了研究材料中隐藏的磁性现象的可能性如果得到控制,这些旋转的纹理会被磁化为目标,可以提供超快速、高效的计算机存储逻辑

这项研究得到了英国皇家学会、西亨利罗伊研究所、欧盟以及英国研究与创新组织(UKRI)下属的工程与物理科学研究委员会(EPSRC)的支持


来源:

Materials provided by
University of Cambridge. The original text of this story is licensed under a Creative Commons License.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Anthony K. C. Tan, Hariom Jani, Michael Högen, Lucio Stefan, Claudio Castelnovo, Daniel Braund, Alexandra Geim, Annika Mechnich, Matthew S. G. Feuer, Helena S. Knowles, Ariando Ariando, Paolo G. Radaelli, Mete Atatüre.
    Revealing emergent magnetic charge in an antiferromagnet with diamond quantum magnetometry. Nature Materials, 2023; DOI: 10.1038/s41563-023-01737-4

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