- 21,843
- 46
- 8 Ноя 2022
РККЯ + свет = хиральная фаза: теория предсказывает новый квантовый переход.
Учёные из Японии разработали теоретическую модель, которая позволяет нарушать третий закон Ньютона в твёрдом теле — при помощи света. Оказалось, что если правильно облучать магнитный металл светом определённой частоты, в нём могут возникнуть особые нереципрокные (необратимые) взаимодействия, при которых сила действия не равна силе противодействия.
Исследование проводила команда под руководством доцента Рё Ханая из Института науки Токио, при участии коллег из Университета Окаямы и Университета Киото. Учёные показали, что при воздействии света на двухслойную ферромагнитную систему может возникнуть эффект, при котором один магнитный слой начинает стремиться выровняться по направлению к другому, а второй — наоборот, пытается «сбежать» от выравнивания. Это приводит к самопроизвольному непрерывному вращению магнитных моментов в системе, напоминающему поведение хищника и жертвы — так называемая «хиральная» фаза.
В равновесной физике (то есть в замкнутых и стабильных системах) все взаимодействия симметричны, и третий закон Ньютона строго выполняется. Но в природе существует множество систем, находящихся вне равновесия — в них действие и противодействие не всегда уравновешены. Подобные нереципрокные взаимодействия наблюдаются, например, между тормозными и возбуждающими нейронами в мозге, между хищником и добычей, или у коллоидных частиц в активной среде. Учёные поставили вопрос: можно ли добиться такой асимметрии в твёрдом теле — и нашли способ.
Авторы предложили использовать подход инженерной диссипации — то есть направленного управления энергетическими потерями. Они взяли за основу известное физикам взаимодействие Рудермана–Киттеля–Касуя–Йосиды (РККЯ), которое возникает в магнитных металлах между локализованными спинами и проводящими электронами. При облучении такого материала светом определённой частоты открываются специальные каналы рассеяния энергии, но не для всех спинов сразу. Это создаёт энергетический перекос, и симметрия взаимодействий нарушается — они становятся направленными, как в активной биологической среде.
Применив модель к двухслойной системе, исследователи предсказали новый тип фазового перехода вне равновесия, ранее описанный теоретически в активной материи. При определённой интенсивности света спины слоёв переходят в устойчивое, не затухающее вращение — это и есть хиральная фаза с эффектом «догоняй и убегай».
Как подчёркивает Рё Ханай, предложенная методика может использоваться не только в спинтронике. Она даёт учёным новый инструмент управления квантовыми материалами при помощи света . В перспективе её можно будет применять в системах с сильно коррелированными электронами, в многозонной сверхпроводимости или в материалах, где сверхпроводимость связана с колебаниями кристаллической решётки (оптическими фононами).
Учёные из Японии разработали теоретическую модель, которая позволяет нарушать третий закон Ньютона в твёрдом теле — при помощи света. Оказалось, что если правильно облучать магнитный металл светом определённой частоты, в нём могут возникнуть особые нереципрокные (необратимые) взаимодействия, при которых сила действия не равна силе противодействия.
Исследование проводила команда под руководством доцента Рё Ханая из Института науки Токио, при участии коллег из Университета Окаямы и Университета Киото. Учёные показали, что при воздействии света на двухслойную ферромагнитную систему может возникнуть эффект, при котором один магнитный слой начинает стремиться выровняться по направлению к другому, а второй — наоборот, пытается «сбежать» от выравнивания. Это приводит к самопроизвольному непрерывному вращению магнитных моментов в системе, напоминающему поведение хищника и жертвы — так называемая «хиральная» фаза.
В равновесной физике (то есть в замкнутых и стабильных системах) все взаимодействия симметричны, и третий закон Ньютона строго выполняется. Но в природе существует множество систем, находящихся вне равновесия — в них действие и противодействие не всегда уравновешены. Подобные нереципрокные взаимодействия наблюдаются, например, между тормозными и возбуждающими нейронами в мозге, между хищником и добычей, или у коллоидных частиц в активной среде. Учёные поставили вопрос: можно ли добиться такой асимметрии в твёрдом теле — и нашли способ.
Авторы предложили использовать подход инженерной диссипации — то есть направленного управления энергетическими потерями. Они взяли за основу известное физикам взаимодействие Рудермана–Киттеля–Касуя–Йосиды (РККЯ), которое возникает в магнитных металлах между локализованными спинами и проводящими электронами. При облучении такого материала светом определённой частоты открываются специальные каналы рассеяния энергии, но не для всех спинов сразу. Это создаёт энергетический перекос, и симметрия взаимодействий нарушается — они становятся направленными, как в активной биологической среде.
Применив модель к двухслойной системе, исследователи предсказали новый тип фазового перехода вне равновесия, ранее описанный теоретически в активной материи. При определённой интенсивности света спины слоёв переходят в устойчивое, не затухающее вращение — это и есть хиральная фаза с эффектом «догоняй и убегай».
Как подчёркивает Рё Ханай, предложенная методика может использоваться не только в спинтронике. Она даёт учёным новый инструмент управления квантовыми материалами при помощи света . В перспективе её можно будет применять в системах с сильно коррелированными электронами, в многозонной сверхпроводимости или в материалах, где сверхпроводимость связана с колебаниями кристаллической решётки (оптическими фононами).
- Источник новости
- www.securitylab.ru
