นักวิจัยอธิบายว่าควอซิพาร์ติคัลนั้นเหมือนกับฟองอากาศในแก้วแชมเปญ
เครดิตรูปภาพ: ByAlice/Shutterstock.com
ทีมนักฟิสิกส์กล่าวว่าพวกเขาได้พบอนุภาคควาซิพติเคิลชนิดใหม่ซึ่งดูเหมือนว่าจะพบได้ในวัสดุแม่เหล็กทุกชนิด ซึ่งบอกเป็นนัยว่าแม่เหล็กไม่คงที่อย่างที่เราคิด
ก่อนอื่น quasiparticles คืออะไร? ในบางระบบ เช่น วงจรไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น ในอะตอมลิเธียมที่รวมตัวกัน อิเล็กตรอนในเปลือกนอกสามารถเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ไปยังเปลือกของอะตอมลิเธียมอื่น ๆ โดยรับประจุลบไปด้วย แต่ช่องว่างนั้นสามารถจำลองได้เหมือนกับว่ามันเป็นอนุภาคเช่นกัน โดยมีประจุบวกของตัวมันเองเคลื่อนที่ไปรอบๆ ระบบ คุณอาจคิดว่า quasiparticles เหล่านี้ไม่สำคัญ แต่สามารถบอกเราว่าระบบเหล่านี้ทำงานอย่างไร และเกี่ยวข้องกับทุกสิ่งตั้งแต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณไปจนถึงการถ่ายเทความร้อน-
ในการศึกษาใหม่ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิสซูรีได้ตรวจดูโครงตาข่ายนีโอไดเมียม (Nd) รูปรังผึ้งระดับนาโนสโคปิกอย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้น พร้อมส่วนประกอบโครงสร้างแคบ ๆ และค้นพบสิ่งใหม่-
ตามอัตภาพ จลนพลศาสตร์ของผนังโดเมนถือเป็นกลไกขับเคลื่อนเบื้องหลังพฤติกรรมแบบไดนามิกในแม่เหล็กที่มีโครงสร้างนาโน ซึ่งต้องใช้สนามแม่เหล็กหรือการใช้กระแสไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ที่ระดับความยาวเข้าใกล้ขีดจำกัดโดเมนเดียว ซึ่งกำหนดนาโนแม่เหล็กที่หดตัว ลักษณะของ ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กและคุณสมบัติไดนามิกที่ตามมาสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมาก "ทีมงานอธิบายในรายงานของพวกเขา
"ที่ขนาดความยาวโดเมนเดี่ยวขนาดเล็ก (∼ 10 นาโนเมตร) พลังที่แข่งขันกันระหว่างเงื่อนไขการแลกเปลี่ยน, แอนไอโซโทรปีและไดโพลาร์ทำให้เกิดความผันผวนโดยธรรมชาติในพารามิเตอร์ความสัมพันธ์ทางแม่เหล็กระดับมหภาค ดังนั้นกลไกไดนามิกใหม่สามารถเกิดขึ้นได้ ดังที่เห็นได้จากตัวเลขล่าสุด การจำลองแม่เหล็กนาโนที่หดตัวโดยใช้แบบจำลองการทำให้เป็นแม่เหล็กของ Landau-Lifshitz"
ทีมงานค้นพบ "quasiparticles รูปทรงวนวน" ที่มีอยู่ในโครงสร้างซึ่งมีอยู่ในวัสดุแม่เหล็กทั้งหมดโดยไม่คำนึงถึงความแรงของสนามแม่เหล็กและอุณหภูมิของวัสดุ นอกจากนี้ พวกเขาพบว่า quasiparticles มีไดนามิกอย่างน่าประหลาดใจ
“เราทุกคนเคยเห็นฟองที่ก่อตัวในน้ำอัดลมหรือผลิตภัณฑ์เครื่องดื่มอัดลมอื่นๆ” คาร์สเทน อุลล์ริช ศาสตราจารย์พิเศษด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์ของภัณฑารักษ์แห่งมหาวิทยาลัยมิสซูรีอธิบายในคำแถลง- และเราพบว่าพวกมันสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระด้วยความเร็วที่รวดเร็วอย่างน่าทึ่ง”
ในเวลาต่อมา quasiparticles เหล่านี้ถูกพบในโครงตาข่ายนาโนแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติก permalloy ที่หดตัว แม้ว่า quasiparticles จะมีอิสระในการเคลื่อนที่ในโครงสร้างรวงผึ้งมากกว่า
"ในโครงสร้างรังผึ้งที่มีองค์ประกอบระดับนาโน quasiparticles จะไม่เชื่อมโยงกับโดเมนที่ได้รับคำสั่ง เนื่องจากลักษณะที่จำกัดของเรขาคณิตนาโนแมกเนติก ซึ่งป้องกันไม่ให้โดเมน (antiferromagnet) ที่ได้รับคำสั่งเติบโต และผลที่ตามมาคือ quasiparticles มีอิสระที่จะเคลื่อนย้าย" ทีมงาน เพิ่มในกระดาษของพวกเขา
นอกจากความน่าสนใจและบางทีอาจบอกเป็นนัยถึงความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับแม่เหล็กโดยทั่วไปแล้ว quasiparticle ใหม่อาจนำไปสู่การปฏิบัติจริงเช่นการสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่ที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยเฉพาะสิ่งนี้อาจมีประโยชน์ในด้านสปินอิเล็กทรอนิกส์หรือ "" โดยที่อิเล็กตรอนหมุนแทนที่จะชาร์จ ใช้เพื่อจัดเก็บและประมวลผลข้อมูล
“ธรรมชาติการหมุนของอิเล็กตรอนเหล่านี้มีส่วนรับผิดชอบต่อปรากฏการณ์ทางแม่เหล็ก” Deepak Singh รองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยและผู้เชี่ยวชาญด้าน Spintronics กล่าวเสริม “อิเล็กตรอนมีคุณสมบัติสองประการ: ประจุและการหมุน ดังนั้น แทนที่จะใช้ประจุแบบธรรมดา เราจะใช้คุณสมบัติการหมุนหรือการหมุน มันมีประสิทธิภาพมากกว่าเพราะสปินจะกระจายพลังงานน้อยกว่าประจุมาก”
ถึงแม้จะน่าตื่นเต้น แต่ยังมีหลายสิ่งที่ต้องพิจารณาก่อนที่จะนำไปใช้จริงได้ แต่สำหรับตอนนี้ ขอให้พอใจที่มีอนุภาคควอซิพาร์ติเคิล เกิดขึ้นในวัสดุแม่เหล็กทุกชนิด และเรายังไม่รู้เรื่องนี้จนกระทั่งบัดนี้
การศึกษานี้ตีพิมพ์ในการวิจัยทบทวนทางกายภาพ-
