29 марта, 2024

hleb

Находите все последние статьи и смотрите телешоу, репортажи и подкасты, связанные с Россией.

Нити магнитной энергии изгибаются, вибрируют и воссоединяются.

Нити магнитной энергии изгибаются, вибрируют и воссоединяются.

Фрустрированные магнитные системы, такие как спиновой лед, имеют основное состояние, в котором каждый спин имеет меньшую энергию. Это неудовлетворение можно увидеть по конфигурациям магнитного момента в вершинах магнитной решетки в геометрии искусственного спинового льда, известной как лед Санта-Фе. Топология системы может ограничивать эргодическую кинетику, что имеет решающее значение для равновесной термодинамики.

Многопрофильная группа, изучающая физику коллективного поведения, создала и измерила матрицу наномагнитной модели, поведение которой лучше всего описать как серию колеблющихся струн. Потоки, состоящие из связанных высокоэнергетических точек внутри сети, могут расширяться и сжиматься, но они также могут соединяться повторно. Потоки могут подключаться только к определенным конечным точкам и должны подключаться к ним определенным образом.

Эти ограничения на поведение струн объясняют то, что физики называют топологическим поведением, которое связано с множеством тем, от формы бублика до того, как электроны движутся через некоторые передовые полупроводники.

Кристиано Нисоли, научный сотрудник Лос-Аламосской национальной лаборатории. Он сказалИ В последнее время большой интерес вызывает топологическая физика, в основном в квантовой области. Мы уже много раз показывали теоретически и экспериментально, что свойства, ранее считавшиеся квантовыми по своей природе, могут быть воспроизведены классическими взаимодействующими наномагнитными системами».

По словам соавтора Йельского университета, профессора прикладной физики Питера Шефера, он сказал: «Эта система является примером того, как топологические особенности проявляются в чисто классической системе материи, что облегчает их изучение и описание».

Работа является частью продолжающегося партнерства между Шефером и экспериментальной работой его команды в Йельском университете и группы Нисоли в Теоретическом отделе Лос-Аламоса. Начиная с 2006 года, они представили концепцию образований «искусственного спинового льда», состоящего из магнитных наноостровков, взаимодействующих снизу вверх.

READ  EA Sports анонсирует видеоигру UFC 5, а ее полная презентация намечена на сентябрь

Он сказал, «Вначале мы сосредоточились на простых геометрических формах и узорах, иногда имитируя существующие природные материалы, но с самого начала идея была более амбициозной: вместо того, чтобы находить странные или полезные явления в природных материалах, мы стремились создавать искусственные явления, в которых новые явления их можно смоделировать и проверить с высокой степенью контроля, возможно, с учетом будущих функций, таких как хранение в памяти или вычисления».

Команды разработали геометрию льда Санта-Фе, вдохновленную формами кирпичного пола в Санта-Фе, штат Нью-Мексико. Исследователи заметили, что струны сливаются и воссоединяются при высоких температурах, переключая систему между топологически уникальными структурами.

Исследователь сказал: «Интересный факт о льде Санта-Фе заключается в том, что, хотя он состоит из набора бинарных магнитов, его также можно описать как набор непрерывных струн».

Ранее авторы создали блесны Santa Fe и продемонстрировали существование и поведение этих сухожилий. В настоящей работе они исследовали, как перемещаются сухожилия. Используя фотоэмиссионную электронную микроскопию, проведенную в Беркли, Шефер из Йельского университета сказал: «Он эффективно обеспечивает видео наномагнитов в пространстве и времени, так что мы можем наблюдать за тем, как они автоматически меняют свой северный и южный полюса. Наноострова сделаны настолько тонкими, всего несколько нанометров, что они меняют свои полюса, как только они при конечной температуре в явлении, известном как суперпарамагнетизм».

Как он сказал. «Благодаря измерениям, которые мы смогли провести, мы смогли наблюдать, как эти струны в наномасштабе совершают свои движения и вызывают неожиданные изменения в поведении».

Однако движение сухожилий ограничивалось простым изменением длины и формы при определенной температуре. В этой статье демонстрируется динамический кроссовер: ниже определенной температуры топологически нетривиальные движения подавляются, остаются только топологически тривиальные движения (колебания, растяжения, сжатия).

READ  Microsoft улучшает OneDrive, чтобы он изначально работал на кремнии Apple

Шафер сказал, «Этот уровень понимания необычен для любой системы и готовит почву для других топологических исследований в будущем».

Ссылка на журнал:

  1. Чжан X., Фитез Г., Субзвари Итал. Топологические кинетические перекрестные помехи в наномагнитном массиве. наук. 10.1126/науки.add6575