Fyzika a klasická energetika

Článků v rubrice: 234

Nový druh magnetu

Sloučenina uranu a antimonu USb2 generuje magnetismus úplně jiným způsobem než dosud známé magnety. Vědci jej nazvali „singletový” magnetismus. Elektrony, záporně nabité elementární částice, vytvářejí své vlastní malé magnetické pole. Je to důsledek kvantové mechanické vlastnosti známé jako spin. Ve většině objektů tato magnetická pole směřují do náhodných směrů a vzájemně se ruší. (To je třeba i důvod, proč vaše tělo není obrovským magnetem, přestože obsahujete více než 1029 elektronů!) Ale v určitých materiálech se tato pole uspořádávají. Když se to stane, vytvoří se magnetické pole, které je dostatečně silné, aby mohlo například přitahovat železo. Takřka každý známý magnet ve vesmíru funguje tímto způsobem, pokud nevytváří magnetické pole elektrickým proudem jako elektromagnety (a pravděpodobně i Zeměkoule).

Fotogalerie (1)
V singletových magnetech vzniká magnetické pole nikoli náhlým uspořádáním velké skupiny chaotických magnetických polí, ale souhrou menších skupin elektronů a jejich magnetických polí. (webstránka IEEE Spectrum)

Nově objevený magnet na bázi singletů však funguje zcela jiným způsobem. Ani jednotlivé elektrony v USb2 nemají tendenci směrovat své magnetické pole automaticky do stejného směru. Mohou však spolupracovat, a vytvářet tím kvantově-mechanické objekty zvané „excitony“. Jsou to tzv. kvazičástice, které nejsou diskrétními objekty, ale chovají se tak. (Podobnými kvazičásticemi – fonony – můžeme například popsat zvuk šířící se v hmotném prostředí, stejně jako světlo popisujeme pomocí fotonů.) Spinové excitony popisují takové interagující skupiny elektronů, které vytvářejí společné magnetické pole.

Magnetismus založený na singletech

Podle prohlášení výzkumných pracovníků zodpovědných za objev USb2 již dříve fyzici tušili, že skupiny spinových excitonů s magnetickými poli orientovanými stejným způsobem se mohou seskupit a vytvořit tak výrazné makroskopické magnetické pole. Nazvali tento efekt „magnetismus založený na singletech“. Tento fenomén byl již dříve prokázán při tzv. ultrachladných experimentech, kdy se výrazněji projevují zvláštnosti kvantové fyziky oproti fyzice klasické. Nyní fyzici poprvé ukázali, že tento druh magnetismu může existovat stabilním způsobem i mimo prostředí super nízkých teplot. Ve sloučenině USb2 se magnetické pole tvoří v záblesku a mizí téměř stejně rychle. Výsledky výzkumu vědci uvedli v dokumentu publikovaném 7. února v časopise Nature Communications.

Spinové excitony se sdruží a spustí kaskádu

Za normálních okolností se magnetické momenty v tyči ze železa postupně vyrovnávají, bez ostrých přechodů mezi zmagnetizovanými a nemagnetickými stavy. V magnetu založeném na singletu je skok mezi stavy ostřejší. Spinové excitony, obvykle dočasné objekty, se stávají stabilními poté, co se sdruží. A když se takové skupiny začnou vytvářet, nastartuje se kaskáda. Stejně jako padající kostky domina, spinové excitony vyplní celou látku velmi rychle a najednou, a sdruží se dohromady. Zdá se, že takto to funguje v USb2.

Výhodou je rychlost

Výhoda tohoto druhu magnetu je to, že překlápění mezi magnetizovanými a nemagnetizovanými stavy proběhne mnohem snadněji, a tím i rychleji než v normálních magnetech. Vzhledem k tomu, že i v počítačové technologii má stále velký význam ukládání informací založené na magnetismu, je možné, že jednou zařízení založená na singletovém magnetismu pomohou počítačům pracovat mnohem efektivněji než dnes.

Zdroje: https://www.nature.com/articles/s41467-019-08497-3

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190207075114.htm

https://spectrum.ieee.org/tech-talk/semiconductors/materials/new-magnet

https://www.newscientist.com/article/2193032-theres-a-weird-new-type-of-magnet-that-shouldnt-be-able-to-exist/

(red)
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

U výkonu krbu či kamen hraje hlavní roli tepelná ztráta domu

Vzrůstající ceny energií a obavy o dostupnost paliv pro zimní období nutí lidi přemýšlet o vytápění  již v létě.

Jak matematika pomůže šetřit energií

Až 4 000 megawatthodin bezemisní elektřiny bude možné příští rok ušetřit v Jaderné elektrárně Temelín. Dosáhne se toho optimalizací provozu čerpadel, která dopravují vodu do chladicích věží.

Jak se recyklují buňky našeho těla

Už jste to určitě slyšeli. Všechny buňky v lidském těle se vymění každých sedm let. Ale je to pravda? Ne tak docela. Některé buňky v některých orgánech a systémech v našem těle se zcela ...

Solné bazény na dně Rudého moře

Vzácné hlubinné solné bazény objevené v Rudém moři mohou obsahovat stopy vedoucí k rozuzlení historie regionu, či vrhnout světlo na původ života na Zemi, zjistila nová studie.

Jaké jsou největší impaktní krátery na Zemi?

Během své existence (asi 4,5 miliardy let) byla Země zasahována stovkami velkých asteroidů, které rozbíjely její povrch. Nejméně 190 z těchto kolizí (o kterých doposud víme) zanechalo ...

Nejnovější video

Jak funguje PCR test na coronavirus

Krásně a jednoduše vysvětleno se srozumitelnými animacemi. V angličtině.

close
detail