janvier 29, 2022

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Des physiciens découvrent une particule hybride dans un matériau magnétique bidimensionnel inhabituel

Des physiciens du Massachusetts Institute of Technology ont découvert un autre type de particule hybride : un mélange d’un électron et d’un phonon. Cette particule hybride a été découverte dans un matériau magnétique bidimensionnel inhabituel – le trisulfure de nickel-phosphore (NiPS3).

Les scientifiques ont appelé la force entre l’électron et le phonon une gomme ou une liaison. Cette force est dix fois plus puissante que tout autre hybride électron-phonon connu à ce jour.

La liaison d’exception de cette particule hybride indique que l’électron et le phonon peuvent être accordés l’un en face de l’autre. et en même temps, Électron Les changements affectent le téléphone et vice versa. Un tel double contrôle pourrait permettre aux scientifiques d’affiner ses propriétés électriques et magnétiques.

Selon les scientifiques, la manipulation des propriétés de NiPS3 via la particule hybride récemment découverte pourrait un jour être utile en tant que nouveau type de semi-conducteur magnétique.

Noah Gedik, professeur de physique à avec, Il a dit, « Imaginez si nous pouvions stimuler un électron et que nous ayons magnétisme Répondre. Ensuite, vous pouvez rendre les appareils complètement différents de la façon dont ils fonctionnent aujourd’hui.

« Le mouvement des électrons et autres particules subatomiques est généralement très rapide à imager, même avec L’appareil photo le plus rapide du monde. Le défi est similaire à prendre une photo d’une personne qui court. L’image résultante est floue car l’obturateur, qui permet à la lumière de capturer l’image, n’est pas assez rapide et la personne travaille toujours dans le cadre avant que l’obturateur ne puisse prendre une photo nette. « 

Vue d’artiste d’électrons localisés dans les orbitales d interagissant fortement avec les ondes vibratoires du réseau (phonons). La structure lobée représente le nuage d’électrons d’ions nickel dans NiPS3, également connu sous le nom d’orbitales. Les ondes émises par la structure orbitale représentent les vibrations des phonons. Les lignes rougeoyantes indiquent la formation d’un état associé entre les électrons et les vibrations du réseau. Photo : Emre Ergecin

Les physiciens ont résolu ce problème avec un laser ultrarapide. Le laser émet des impulsions lumineuses qui ne durent que 25 femtosecondes.

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L’impulsion laser a été divisée en deux impulsions distinctes et dirigée vers un échantillon NiPS3.

Les physiciens accordaient chaque impulsion avec un léger retard les uns par rapport aux autres. Tandis que le premier stimulait ou  » donnait un coup de pied  » à l’échantillon, le second captait la réponse de l’échantillon avec une résolution temporelle de 25 femtosecondes. De cette façon, ils peuvent créer des « films » ultrarapides à partir desquels les interactions de diverses particules au sein de la matière peuvent être déduites.

Plus précisément, l’équipe a mesuré la quantité exacte de lumière réfléchie par l’échantillon en fonction du temps entre les deux impulsions. Des changements de réflexion se produisent en présence de particules hybrides. Cela s’est produit lorsque l’échantillon a été refroidi en dessous de 150 degrés Kelvin lorsque le matériau est devenu antimagnétique.

Emre Ergeçen du Massachusetts Institute of Technology a déclaré : « Nous avons découvert que cette particule hybride n’était visible qu’en dessous d’une certaine température lorsque le magnétisme était activé. »

Puis l’équipe a changé le rythme du premier laser. Ils l’ont fait pour identifier certains composants de la particule. Il a été découvert qu’une particule hybride devient visible lorsque la fréquence de la lumière réfléchie se situe autour d’un type spécifique de transition connu pour se produire lorsqu’un électron se déplace entre deux orbitales d.

L’équipe a également noté l’espacement du motif périodique visible dans le spectre de la lumière réfléchie. Ils trouvent qu’elle correspond à l’énergie d’un certain type de phonon. Ceci a confirmé que la particule hybride porte une excitation des électrons orbitaux d et de ce phonon spécifique.

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Pater Elias au Massachusetts Institute of Technology Il a ditEt « Un moyen potentiel d’exploiter cette particule hybride est qu’elle peut vous permettre de vous coupler à un composant et de régler indirectement l’autre. De cette façon, vous pouvez modifier les propriétés d’un matériau, telles que l’état magnétique du système. « 

Référence de la revue :

  1. Ergeçen, E., Ilyas, B., Mao, D. et al. États de liaison électron-phonon sombre illuminés magnétiquement dans des antiaimants de van der Waals. Nat Commun 13, 98 (2022). EST CE QUE JE: 10.1038 / s41467-021-27741-3