Как крошечные барабаны раскрывают тайны магнитных переходов в наноматериалах?

Ученые из Технического университета Делфта (Нидерланды) в сотрудничестве с коллегами из Университета Валенсии и Национального университета Сингапура разработали революционный метод изучения фазовых переходов в двумерных наноматериалах. Результаты исследования, опубликованные в престижном журнале Nature Communications, демонстрируют, как механические свойства материалов могут раскрыть фундаментальные изменения в их магнитной структуре.
Как крошечные барабаны раскрывают тайны магнитных переходов в наноматериалах?
Изображение носит иллюстративный характер

В центре исследования находится FePS₃ — двумерный наноматериал толщиной всего в несколько атомов. Команда ученых впервые разработала методику, позволяющую изучать сложные фазовые переходы в таких ультратонких материалах, определив температуру перехода около -160°C.

Методология исследования основана на использовании подвешенных мембран FePS₃ в качестве миниатюрных «барабанов». Исследователи заставляли материал вибрировать с высокой амплитудой, одновременно меняя температуру, и измеряли, как изменяются колебания вблизи температуры фазового перехода. Наблюдения показали нелинейные изменения механических свойств материала во время перехода.

«Мы обнаружили удивительную связь между магнитными и механическими свойствами материала», — отмечают исследователи. Изменения температуры напрямую влияют как на магнитные, так и на упругие характеристики наноматериала. При более высоких температурах «магнитный барабан» остается мягким, а спины атомов находятся в хаотичном состоянии. При охлаждении барабан натягивается, а спины выстраиваются в упорядоченную структуру. Переход между этими состояниями происходит сложным, нелинейным образом.

Фарбод Алиджани, доцент факультета машиностроения Технического университета Делфта, подчеркивает: «Мембраны демонстрируют исключительную чувствительность к внутренним и внешним силам, что открывает перспективы для создания ультрачувствительных сенсоров».

Исследование было вдохновлено работой Макарса Шишкинса, аспиранта, который первым предположил возможность использования механических колебаний для изучения магнитных свойств наноматериалов. Херре ван дер Зант, соавтор исследования, планирует продолжить работу, исследуя возможность обнаружения «спиновых волн» с помощью нанобарабанов.

Спиновые волны представляют особый интерес для исследователей, поскольку могут служить носителями информации в магнитных материалах. Это открывает путь к созданию инновационных наномеханических устройств с уникальными функциональными возможностями.

Ученые планируют применить разработанную методологию к другим наноматериалам, расширяя понимание фундаментальных свойств материи на наноуровне. Такие исследования не только углубляют наше понимание квантовых явлений, но и закладывают основу для разработки новых технологий в области наноэлектроники и квантовых вычислений.


Новое на сайте

19817В Луксоре нашли стелу с римским императором в образе фараона 19816Экипаж Artemis II о моменте, когда земля исчезла за луной 19815Почему луна выглядит по-разному в разных точках земли? 19814Adobe экстренно закрыла опасную дыру в Acrobat Reader, которую хакеры использовали с... 19813Метеорный поток, рождённый из умирающего астероида 19812Когда робот пишет за тебя прощальную смс 19811Что общего у лунной миссии, толстого попугая, загадочной плащаницы и лекарства от диабета? 19810Какие снимки Artemis II уже стали иконами лунной программы? 19809Кто на самом деле хочет сладкого — вы или ваши бактерии? 19808Как рекламные данные 500 миллионов телефонов оказались в руках спецслужб? 19807Экипаж Artemis II вернулся на землю после десяти дней в космосе 19806Зелёная и коричневая луна: почему геологи Artemis II уже не могут усидеть на месте 19805Эксперты уверены в теплозащитном щите Artemis II, несмотря на проблемы предшественника 19804Выжить внутри торнадо: каково это — когда тебя засасывает в воронку 19803Аляскинские косатки-охотники на млекопитающих замечены у берегов Сиэтла
Ссылка