Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các thuộc tính từ tính của halogen crom có thể được điều chỉnh bằng cách điều khiển các nguyên tử không từ tính trong vật liệu. Phương pháp này dựa trên một cơ chế được gọi là tương tác trao đổi gián tiếp.
Một nhóm dẫn đầu bởi các nhà nghiên cứu của Đại học Boston, báo cáo trong ấn bản Khoa học tiến bộ (Science Advances) gần đây nhất rằng các tính chất từ tính của halogen crom có thể được điều chỉnh bằng cách điều khiển các nguyên tử không từ tính trong vật liệu.
Theo Trợ lý Giáo sư Vật lý của Đại học Boston Fazel Tafti, tác giả chính của báo cáo, phương pháp có vẻ phản trực giác này dựa trên một cơ chế được gọi là tương tác trao đổi gián tiếp.
Một tương tác gián tiếp được trung gian giữa hai nguyên tử từ thông qua một nguyên tử không từ tính được gọi là phối tử. Các phát hiện của Tafti Lab cho thấy bằng cách thay đổi thành phần của các nguyên tử phối tử này, tất cả các tính chất từ có thể dễ dàng điều chỉnh.
“Chúng tôi đã giải quyết một câu hỏi cơ bản: có thể kiểm soát các tính chất từ của vật liệu bằng cách thay đổi các yếu tố không từ tính không?” Tafti nói. “Ý tưởng này và phương pháp mà chúng tôi báo cáo là chưa từng có. Phát hiện của chúng tôi cho thấy một cách tiếp cận mới để tạo ra các nam châm tổng hợp có lớp kiểm soát chưa từng thấy đối với các thuộc tính từ tính của chúng.”
Vật liệu từ tính là xương sống của hầu hết các công nghệ hiện tại, chẳng hạn như bộ nhớ từ tính trong các thiết bị di động của chúng ta. Đó là thực tế phổ biến để điều chỉnh các thuộc tính từ tính bằng cách sửa đổi các nguyên tử từ tính trong một vật liệu. Ví dụ, một yếu tố từ tính chẳng hạn như crom có thể được thay thế bằng một yếu tố khác, chẳng hạn như sắt.
Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu các cách để kiểm soát bằng thực nghiệm các tính chất từ của vật liệu từ tính vô cơ, cụ thể là halogenua crom. Những vật liệu này được làm từ một nguyên tử Chromium và ba nguyên tử halogenua: Clo, Brom và Iốt.
Phát hiện trung tâm minh họa một phương pháp mới kiểm soát các tương tác từ tính trong các vật liệu được xếp lớp bằng cách sử dụng một tương tác đặc biệt được gọi là khớp nối quỹ đạo quay ligand. Khớp nối quỹ đạo quay là một tính chất của một nguyên tử để định hướng lại hướng của các spin – nam châm nhỏ trên các electron – với chuyển động quỹ đạo của các electron xung quanh các nguyên tử.
Sự tương tác này kiểm soát hướng và độ lớn của từ tính. Các nhà khoa học đã quen thuộc với sự ghép quỹ đạo quay của các nguyên tử từ tính, nhưng họ không biết rằng sự liên kết quỹ đạo quay của các nguyên tử không từ tính cũng có thể được sử dụng để định hướng lại các spin và điều chỉnh các tính chất từ tính.
Nhóm nghiên cứu đã rất ngạc nhiên khi họ có thể tạo ra toàn bộ sơ đồ pha bằng cách sửa đổi các nguyên tử không từ tính trong một hợp chất, Tafti, đồng tác giả báo cáo với các nhà vật lý BC đồng nghiệp Ying Ran và Kenneth Burch, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Joseph Tang và Mykola Abramchuk, sinh viên tốt nghiệp Faranak Bahrami, và sinh viên đại học Thomas Tartaglia và Mea Afghanistan Doyle. Julia Chan và Gregory McCandless thuộc Đại học Texas, Dallas và Jose Lado của Đại học Aalto của Phần Lan, cũng là một phần của đội.
Phát hiện này đưa ra một quy trình mới để kiểm soát từ tính trong các vật liệu xếp lớp, mở ra một con đường để tạo ra các nam châm tổng hợp mới có tính chất kỳ lạ. Hơn nữa, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy những chữ ký mạnh mẽ của một trạng thái lượng tử kỳ lạ có khả năng liên quan đến sự thất vọng từ tính, một khám phá bất ngờ có thể dẫn đến một hướng nghiên cứu mới thú vị.
Tafti cho biết bước tiếp theo là sử dụng các vật liệu này trong các công nghệ tiên tiến như thiết bị quang từ hoặc thế hệ bộ nhớ từ tính mới.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Boston College . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :