Добавить новость
smi24.net
News in English
Июль
2023

New quantum magnet unleashes electronics potential

0

Some of our most important everyday items, like computers, medical equipment, stereos, generators, and more, work because of magnets. We know what happens when computers become more powerful, but what might be possible if magnets became more versatile? What if one could change a physical property that defined their usability? What innovation might that catalyze?

It’s a question that MIT Plasma Science and Fusion Center (PSFC) research scientists Hang Chi, Yunbo Ou, Jagadeesh Moodera, and their co-authors explore in a new open-access Nature Communications paper, “Strain-tunable Berry curvature in quasi-two-dimensional chromium telluride.”

Understanding the magnitude of the authors’ discovery requires a brief trip back in time: In 1879, a 23-year-old graduate student named Edwin Hall discovered that when he put a magnet at right angles to a strip of metal that had a current running through it, one side of the strip would have a greater charge than the other. The magnetic field was deflecting the current’s electrons toward the edge of the metal, a phenomenon that would be named the Hall effect in his honor.

In Hall’s time, the classical system of physics was the only kind, and forces like gravity and magnetism acted on matter in predictable and immutable ways: Just like dropping an apple would result in it falling, making a “T” with a strip of electrified metal and magnet resulted in the Hall effect, full stop. Except it wasn’t, really; now we know quantum mechanics plays a role, too.

Think of classical physics as a map of Arizona, and quantum mechanics as a car trip through the desert. The map provides a macro view and generalized information about the area, but it can’t prepare the driver for all the random events one might encounter, like an armadillo running across the road. Quantum spaces, like the journey the driver is on, are governed by a different set of local traffic rules. So, while the Hall effect is induced by an applied magnetic field in a classical system, in a quantum case the Hall effect may occur even without the external field, at which point it becomes the anomalous Hall effect.

When cruising in the quantum realm, one is equipped with the knowledge of the so-called “Berry phase,” named after British physicist Michael Berry. It serves as a GPS logger for the car: It’s as if the driver has recorded their entire trip from start to finish, and by analyzing the GPS history, one can better plot the ups and downs, or “curvature” of the space. This “Berry curvature” of the quantum landscape can naturally shift electrons to one side, inducing the Hall effect without a magnetic field, just as the hills and valleys dictate the path of the car.

While many have observed the anomalous Hall effect in magnetic materials, none had been able to manipulate it by squeezing and/or stretching — until the paper’s authors developed a method to demonstrate the change in the anomalous Hall effect and Berry curvature in an unusual magnet.

First, they took half-millimeter-thick bases made of either aluminum oxide or strontium titanate, both of which are crystals, and grew an incredibly thin layer of chromium telluride, a magnetic compound, on top of the bases. On their own, these materials wouldn’t do much; however, when combined, film’s magnetism and the interface it created with the bases onto which it was grown caused the layers to stretch or squeeze.

To deepen their understanding of how these materials were working together, the researchers partnered with Oak Ridge National Laboratory (ORNL)’s Spallation Neutron Source to perform neutron scattering experiments — essentially blasting the material with shots of particles and studying what bounced back — to learn more about the film’s chemical and magnetic properties. Neutrons were an ideal tool for the study because they are magnetic but have no electrical charge. The neutron experiments allowed the researchers to build a profile that revealed how the chemical elements and magnetic behaviors changed at different levels as they probed deeper into the material.

The researchers witnessed the anomalous Hall effect and Berry curvature responding to the degree of squeezing or stretching occurring on the base after the film was applied, an observation later verified by modeling and data simulations.

Though this breakthrough occurred at the tiniest molecular level, the scientists’ discovery has significant, real-world ramifications. For example, hard drives store data in tiny magnetic regions, and if they were built using “strain-tunable” materials like the film, they could store additional data in regions that have been stretched different ways. In robotics, strain-tunable materials could be used as sensors able to provide precise feedback on robots’ movements and positioning. Such materials would be especially useful for “soft robots,” which use soft and flexible components that better imitate biological organisms. Or, a magnetic device that changed its behavior when flexed or bent could be used to detect minute changes in the environment, or to make incredibly sensitive health monitoring equipment.

In addition to Chi, Ou, and Moodera, who is also an affiliate of the MIT Department of Physics, MIT contributors to the work include postdoc Alexandre C. Foucher and Professor Frances Ross of the Department of Materials Science and Engineering.

This study was supported, in part, by the U.S. Army Research Office, U.S. National Science Foundation (NSF), U.S. Office of Naval Research, U.S. Air Force Office of Scientific Research, and the MIT-IBM Watson AI Research Lab. Facilities access was provided by the MIT Materials Research Laboratory, MRSEC, MIT.nano, SNS and Center for Nanophase Materials Sciences, Department of Energy Office of Science User Facilities operated by ORNL, and Advanced Cyberinfrastructure Coordination Ecosystem: Services and Support supported by NSF.








Несахарный диабет: что это за диагноз и почему он не связан с сахаром

Алгоритмы Яндекс Музыки. Алгоритмы продвижения в Яндекс Музыка.

Овик Аванесов: Пожары в Арцахе устроены специально, это часть спланированного культурного геноцида

Говорим о ВИЧ — в эфире, на улицах, в сети


Jovic set for new opportunity after leaving Milan as free agent

Not even a 0% mortgage rate would make buying a house affordable in these 6 U.S. cities

£39m United star shouldn't be starting vs Arsenal, was gifting possession to Everton

Ricky Hatton Names The Best British Fighter Of All Time And It’s Not Lennox Lewis


Москвичи высоко оценили мосты НПС

Решение для роуминговых расчетов от Nexign включено в реестр отечественного ПО

В РФ возобновили продажи новых кроссоверов Skoda Kodiaq

С особой требовательностью


Girl Rescue 1.0.3.3

Android-игроки раскритиковали сурвайвл-хоррор Jericho: Survival

The next survival game from the developers of Green Hell plops you on an alien planet with atmospheric firestorms and a horde of giant spiders

Обзор на мобильную версию A Game About Digging A Hole



Ольга Романив: как понять, что мужчина действительно вас любит — 5 точных признаков

Врач-косметолог Мадина Осман: можно ли полностью избавиться от родимого пятна

В рамках AmberForum состоялся единственный в мире аукцион редкого янтаря

Астраханский ТРЗ Желдорреммаша приступил к серийному капитальному ремонту тепловозов ТЭМ18ДМ


В рамках AmberForum состоялся единственный в мире аукцион редкого янтаря

Как выбрать трос для прочистки канализационных труб

Российский МИД осуждает решение суда в Боснии по делу Додика

Электричка зацепила комментатора Гришина и протащила несколько метров


Рейд безопасности в местах массового отдыха провели в ЮЗАО

Мартинович уйдет с поста гендиректора «Ашан Ритейл Россия»

На МКАД на видео попало, как "Газель" перевернулась после удара об большегруз

Нейросеть наводят на большую дорогу // Москва расширяет контроль за дорожными авариями, животными и мусором на проезжей части


Карен Хачанов пробился в четвертьфинал турнира ATP в Торонто

Киз обыграла Мухову и пробилась в четвертьфинал «Мастерса» в Монреале

Теннисист Хачанов обыграл Микельсена и вышел в полуфинал турнира ATP

Александр Бублик объяснил снятие с двух турниров


Праздник «День коня» отметят в Арском районе РТ

129 малых городов России рискуют исчезнуть: 3,4 миллиона жителей под угрозой

Представители НПС доложили губернатору Подмосковья о ходе строительства моста в Дмитрове

Московские Экстремальные Игры


Музыкальные новости

SHAMAN рассказал, что Максим Фадеев споёт с ним на «Интервидении»

Баста и Елена Вакуленко-Пинская отдыхают в Ницце

Что на самом деле происходит с Розенбаумом — молча пакует чемоданы

Митяев на пляже, Бутман на разогреве у «Иванушек»: в Альметьевске завершился «Каракуз»


Представители НПС доложили губернатору Подмосковья о ходе строительства моста в Дмитрове

Врач-косметолог Мадина Осман: можно ли полностью избавиться от родимого пятна

Астраханский ТРЗ Желдорреммаша приступил к серийному капитальному ремонту тепловозов ТЭМ18ДМ

В рамках AmberForum состоялся единственный в мире аукцион редкого янтаря


На кассах в Пятерочке новая хитрость для тех, кто платит картой - запомните эту фразу навсегда

45 лет назад в Москве состоялась церемония закрытия "Олимпиады-80"

Цукерберг предлагает эксперту $1,5 млрд: отказ от уникального предложения

Путин поздравил российских железнодорожников с профессиональным праздником


Москвичи пострадали в Красногвардейском округе после съезда машины в кювет

В центре Москвы в результате аварии перевернулся автомобиль скорой помощи

JETTA VS5 или KIA K3 – что выбрать в одном ценовом сегменте?

No Limits: Hyundai набирает на работу сотрудников в Санкт-Петербурге и Москве


В Кремле не исключили возможность переговоров Путина с Уиткоффом на текущей неделе

Малайзийский король посетил Россию с официальным визитом

Сфотографировавшийся с Путиным мальчик из Китая обратился к нему спустя 25 лет

Политолог Мартынов: визит Уиткоффа в РФ могли перенести из-за сигналов Путина




«Опухолевый клан»: почему Кейт Миддлтон резко похудела до 41 килограмма

Врач-косметолог Мадина Осман: можно ли полностью избавиться от родимого пятна

Фестиваль «Формула здоровья²» состоится 8 августа в Москве

Как проверить качество получаемой медицинской помощи по ОМС...


«Хоть в платье, хоть в парике»: слухи о побеге Зеленского распространяются в Киеве

Зеленский добивается визита Эрдогана в Киев


Кубок Посла Китая по Вэйци прошёл в Москве

Два футбольных клуба подали обращения в ЭСК РФС после завершения третьего тура РПЛ

Фестиваль «Формула здоровья²» состоится 8 августа в Москве

Электричка зацепила комментатора Гришина и протащила несколько метров


Лукашенко предупреждает: не стоит соревноваться с крупными государствами


Сергей Собянин. Главное за день

Сергей Собянин: К 1 сентября в Москве откроется 51 реконструированная школа

Собянин открыл первый флагманский МФЦ для регистрации самоходной техники

Мэр Москвы рассказал о новой жизни Большого Каменного моста


Зачем нужна программная нормализация воды после очистки — объясняет Алексей Горшков

Около 850 тысяч тонн вторсырья собрано в Москве за полгода

Москва. Народная приемная КПРФ в ВАО. Озеленяем Гольяново

Объем российского добычи водных биоресурсов превысил три миллиона тонн


Психолог Шайдуллина назвала оптимальный срок отпуска

Число пострадавших в ДТП с автобусом под Тулой выросло до 39 человек

Интеллектуальные турниры для подростков пройдут на севере Москвы

Соболев объяснил свой жест после гола в матче с ЦСКА


Амурская область оказалась в числе аутсайдеров по качеству дорог

В Архангельской области ищут работу москвичи и петербуржцы

Алтайский край оказался одним из антилидеров по качеству автодорог

Вильфанд предупредил об аномальной жаре в девяти регионах


Провокация Британии против РФ и рекорд цен на бензин – главное за день

До 100 метеоров в час: когда наблюдать пик звездопада Персеиды над Крымом

В Симферополе вспомнили крымскую писательницу, пережившую оккупацию ребенком: 100 лет Елене Криштоф

Поезда в Крым меняют маршруты и график


Трагедия в Твери: 14 среднеазиатских черепах выброшены на свалку

ЦОДД предупредил водителей о локальных ограничениях в центре Москвы

Электричка зацепила комментатора Гришина и протащила несколько метров

Пациент скончался после процедуры в частной клинике в Москве














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *