研究人員將準粒子描述為就像一杯香檳中的氣泡。
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一組物理學家表示，他們發現了一種新型準粒子，這種準粒子似乎存在於所有磁性材料中，暗示磁性並不像我們想像的那樣靜態。
首先，什麼是準粒子？在某些系統中，例如電路，可以出現。例如，在擠在一起的鋰原子中，外殼中的電子能夠移動到其他鋰原子的殼層，並帶走它們的負電荷。但間隙本身也可以建模為粒子，帶有自己的正電荷，在系統中移動。你可能認為這些準粒子並不重要，但它們可以告訴我們這些系統是如何運作的，並且涉及從電子設備到汽車的一切。熱量傳遞。
在一項新研究中，密蘇里大學的研究人員仔細研究了具有狹窄結構成分的奈米級蜂窩狀釹 (Nd) 晶格，發現了新的。
「傳統上，疇壁動力學被認為是奈米結構磁體動態行為背後的驅動機制，這需要磁場或電流應用。然而，在接近單疇極限（定義了收縮奈米磁鐵）的長度尺度上，磁性相互作用和隨之而來的動態特性可能會發生巨大變化，」該團隊在他們的論文中解釋道。
「在小的單疇尺寸長度尺度（~10 nm）下，交換、各向異性和偶極項之間的競爭能量導致宏觀磁相關參數的固有波動。因此，可以出現一種新的動態機制，正如最近的數值模擬所證明的那樣使用 Landau-Lifshitz 磁化模型模擬收縮奈米磁體。
研究團隊發現結構內存在“渦環狀準粒子”，無論磁場強度和材料溫度如何，這種結構都存在於所有磁性材料中。除此之外，他們還發現準粒子具有令人驚訝的動態性。
「我們都見過蘇打水或其他碳酸飲料產品中形成的氣泡，」密蘇里大學策展人傑出物理和天文學教授卡斯滕·烏爾里希 (Carsten Ullrich) 在一份報告中解釋道。陳述。 “準粒子就像那些氣泡，我們發現它們可以以非常快的速度自由移動。”
隨後在收縮的坡莫合金鐵磁奈米磁晶格中發現了這些準粒子，儘管這些準粒子在蜂巢結構中更自由地移動。
「在具有奈米級元素的蜂窩結構中，由於奈米磁性幾何形狀的限制性質，準粒子不會被束縛在有序域上，這會阻止有序[反鐵磁體]域的生長，因此準粒子可以自由移動，」該團隊在他們的論文中補充道。
這種新的準粒子不僅有趣，而且可能暗示對磁性的更深入理解，也可能帶來實用的結果。例如創造新一代更快、更有效率的電子產品。具體來說，這可能在自旋電子學領域有用，或者“”，其中電子自旋而不是電荷用於儲存和處理資訊。
「這些電子的自旋性質是造成磁現象的原因，」該大學物理和天文學副教授、自旋電子學專家迪帕克·辛格補充道。 「電子有兩個屬性：電荷和自旋。因此，我們不使用傳統的電荷，而是使用旋轉或自旋的特性。它的效率更高，因為自旋消耗的能量比電荷消耗的能量少得多。
雖然令人興奮，但在實際使用它之前還有很多事情需要弄清楚。但現在值得高興的是，所有磁性材料中都存在著一種準粒子，而我們直到現在才知道它。
該研究發表於物理評論研究。
