• Berita Magnet 2021: Sifat Magnetisme Sebagai Berputar-Cair
    Buckyballsrecall

    Berita Magnet 2021: Sifat Magnetisme Sebagai Berputar-Cair

    Berita Magnet 2021: Sifat Magnetisme Sebagai Berputar-Cair – Sebuah studi yang baru diterbitkan memberikan analisis terperinci tentang bagaimana elektron herbertsmithite merespons cahaya, mengungkapkan tanda tangan dalam konduktivitas optik dari keadaan spin-cair yang mencerminkan pengaruh magnetisme pada gerakan elektron.

    Menggunakan pulsa laser frekuensi rendah, tim peneliti telah melakukan pengukuran pertama yang mengungkapkan karakteristik rinci dari jenis magnet unik yang ditemukan dalam mineral yang disebut herbertsmithite.

    Berita Magnet 2021: Sifat Magnetisme Sebagai Berputar-Cair

    Dalam materi ini, elemen magnetik terus berfluktuasi, yang mengarah ke keadaan eksotis magnetisme fluida yang disebut “cairan spin kuantum.”

    Ini berbeda dengan magnet konvensional, yang ditemukan dalam bahan yang disebut feromagnet — di mana semua gaya magnet sejajar dalam arah yang sama, saling memperkuat — atau antiferromagnet, di mana elemen magnet yang berdekatan sejajar dalam arah yang berlawanan, yang mengarah pada pembatalan total material secara keseluruhan. Medan gaya.

    Meskipun keadaan spin-cair sebelumnya telah diamati di herbertsmithite, belum pernah ada analisis terperinci tentang bagaimana elektron material merespons cahaya — kunci untuk menentukan mana dari beberapa teori yang bersaing tentang material yang benar.

    Sekarang tim di MIT, Boston College, dan Universitas Harvard telah berhasil melakukan pengukuran ini.

    Analisis baru ini dilaporkan dalam sebuah makalah di Physical Review Letters, yang ditulis bersama oleh Nuh Gedik, Profesor Fisika Pengembangan Karir Biedenharn di MIT, mahasiswa pascasarjana Daniel Pilon, postdoc Chun Hung Lui dan empat lainnya.

    Pengukuran mereka, menggunakan pulsa laser yang berlangsung hanya sepertriliun detik, mengungkapkan tanda tangan dalam konduktivitas optik dari keadaan spin-cair yang mencerminkan pengaruh magnetisme pada gerakan elektron.

    Pengamatan ini mendukung serangkaian prediksi teoretis yang sebelumnya belum pernah ditunjukkan secara eksperimental.

    “Kami pikir ini adalah bukti yang bagus,” kata Gedik, “dan ini dapat membantu menyelesaikan perdebatan yang cukup besar dalam penelitian spin-liquid.”

    “Para ahli teori telah memberikan sejumlah teori tentang bagaimana keadaan spin-cair dapat terbentuk di herbertsmithite,” jelas Pilon.

    “Namun sampai saat ini belum ada eksperimen yang membedakan secara langsung di antara mereka.”

    “Kami percaya bahwa percobaan kami telah memberikan bukti langsung pertama untuk realisasi salah satu model teoretis ini dalam herbertsmithite.”

    Konsep cairan spin kuantum pertama kali diusulkan pada tahun 1973, tetapi bukti langsung pertama untuk bahan semacam itu hanya ditemukan dalam beberapa tahun terakhir.

    Pengukuran baru membantu memperjelas karakteristik mendasar dari sistem eksotis ini, yang dianggap terkait erat dengan asal-usul superkonduktivitas suhu tinggi.

    Gedik mengatakan, “Meskipun sulit untuk memprediksi aplikasi potensial apa pun pada tahap ini, penelitian dasar pada fase materi yang tidak biasa ini dapat membantu kita memecahkan beberapa masalah yang sangat rumit dalam fisika, terutama superkonduktivitas suhu tinggi, yang pada akhirnya mungkin mengarah pada aplikasi penting”

    Selain itu, Pilon mengatakan, “Pekerjaan ini mungkin juga berguna untuk pengembangan komputasi kuantum.”

    Leon Balents, seorang profesor fisika di University of California di Santa Barbara yang tidak terlibat dalam pekerjaan ini, mengatakan, “Jika konduktivitas optik yang diamati dalam pengukuran ini benar-benar intrinsik, ini adalah hasil yang penting dan menarik, yang akan sangat membantu. penting dalam memahami sifat keadaan spin-cair.”

    Berita Magnet 2021: Sifat Magnetisme Sebagai Berputar-Cair

    Balents menambahkan bahwa pekerjaan lebih lanjut diperlukan untuk mengkonfirmasi hasil ini, tetapi mengatakan “ini jelas merupakan pengukuran yang menarik dan penting, yang saya harap akan ditindaklanjuti lebih lanjut dengan memperluas rentang frekuensi dan medan magnet di masa depan.”

    Pekerjaan ini didukung oleh Departemen Energi AS, dan juga termasuk Young Lee dan Tian-Heng Han dari MIT, David Shrekenhamer dan Willie J. Padilla dari Boston College, dan mahasiswa pascasarjana Alex J. Frenzel dari MIT dan Harvard.…

  • Berita Magnet 2021: Hasilkan Medan Magnet Menggunakan Panas
    Buckyballsrecall

    Berita Magnet 2021: Hasilkan Medan Magnet Menggunakan Panas

    Berita Magnet 2021: Hasilkan Medan Magnet Menggunakan Panas – Dalam sebuah studi yang baru diterbitkan, para ilmuwan EPFL untuk pertama kalinya memprediksi dan secara eksperimental memverifikasi keberadaan Efek Magnetik Seebeck.

    Ilmuwan EPFL telah memberikan bukti pertama bahwa adalah mungkin untuk menghasilkan medan magnet dengan menggunakan panas, bukan listrik.

    Fenomena ini disebut sebagai efek Magnetic Seebeck atau ‘termomagnetisme’.

    Berita Magnet 2021: Hasilkan Medan Magnet Menggunakan Panas

    Perbedaan suhu pada konduktor listrik dapat menghasilkan medan listrik. Fenomena ini, yang disebut efek Seebeck, terletak pada akar termoelektrik (panas berubah menjadi listrik), dan digunakan untuk menggerakkan pesawat ruang angkasa dan pembangkit listrik termoelektrik, dan dapat diimplementasikan untuk pemanenan panas di pembangkit listrik, jam tangan, dan mikroelektronika.

    Secara teori, juga dimungkinkan untuk menghasilkan medan magnet dengan menggunakan perbedaan suhu di seluruh isolator listrik (‘termomagnetisme’).

    Ini telah disebut sebagai efek Magnetic Seebeck, dan memiliki aplikasi besar untuk elektronik masa depan seperti perangkat solid-state dan transistor terowongan magnet.

    Dalam terobosan publikasi Physical Review Letters yang telah dipromosikan menjadi “Saran Editor”, para ilmuwan EPFL untuk pertama kalinya memprediksi dan secara eksperimental memverifikasi keberadaan efek Magnetic Seebeck.

    Termoelektrik dan ‘termomagnetisme’

    Efek Seebeck (termoelektrik) – dinamai Thomas Johann Seebeck yang pertama kali mengamatinya pada tahun 1821 – dihasilkan ketika elektron dalam konduktor listrik bergerak sebagai respons terhadap gradien suhu.

    Rata-rata, elektron di sisi panas konduktor memiliki lebih banyak energi kinetik dan kemudian bergerak dengan kecepatan lebih tinggi daripada elektron di sisi dingin.

    Hal ini menyebabkan mereka berdifusi dari sisi panas ke sisi dingin, menghasilkan medan listrik yang berbanding lurus dengan gradien suhu di sepanjang konduktor.

    Menggunakan isolator listrik daripada konduktor, peneliti yang dipimpin oleh Jean-Philippe Ansermet di EPFL telah menunjukkan bahwa efek Magnetic Seebeck juga ada.

    Karena isolator tidak memungkinkan elektron mengalir, gradien suhu tidak menyebabkan elektron berdifusi.

    Sebaliknya, itu mempengaruhi properti elektron lain yang membentuk dasar magnetisme dan disebut sebagai ‘spin’.

    Dalam isolator, gradien suhu mengubah orientasi putaran elektron. Dalam kondisi tertentu, ini menghasilkan medan magnet yang tegak lurus terhadap arah gradien suhu.

    Mirip dengan termoelektrik yang dijelaskan di atas, intensitas medan termomagnetik berbanding lurus dengan gradien suhu di sepanjang isolator.

    Bukti pertama untuk efek Magnetic Seebeck

    Menggunakan bahan isolasi yang disebut YIG (garnet besi yttrium), rekan penulis Antonio Vetrò memeriksa perambatan gelombang magnetisasi di sepanjang itu.

    Apa yang dia temukan adalah bahwa arah gelombang magnetik yang merambat di sepanjang isolator mempengaruhi tingkat kehilangan magnetisasi – sebuah fenomena yang disebut redaman magnetik.

    Ketika arah gelombang cocok dengan orientasi gradien suhu di sepanjang YIG, maka redaman magnetisasi berkurang; ketika mereka merambat ke arah yang berlawanan, redaman magnetik meningkat.

    Efek Magentic Seebeck menggabungkan tiga bidang fisika yang berbeda: termodinamika, mekanika kontinum, dan elektromagnetisme.

    Kesulitannya terletak pada, sampai sekarang, tidak ada yang pernah menemukan cara untuk menyatukan mereka secara konsisten.

    Mengejar ini, penulis pertama Sylvain Bréchet dibangun di atas karya Ernst Stückelberg (1905-1984), seorang fisikawan Swiss terkenal yang sebelumnya telah mengembangkan formalisme termodinamika untuk pengajarannya.

    Dari ratusan persamaan yang dihasilkan Bréchet, salah satunya meramalkan bahwa gradien suhu akan menghasilkan medan magnet.

    Meskipun pada tahap awal, penemuan ini membuka pendekatan baru untuk mengatasi redaman magnetisasi.

    Berita Magnet 2021: Hasilkan Medan Magnet Menggunakan Panas

    Ini bisa berdampak luar biasa pada perangkat masa depan berbasis spintronics (Hadiah Nobel 2007), bidang teknologi baru yang menawarkan alternatif elektronik tradisional.

    Dalam perangkat spintronic, transmisi sinyal bergantung pada putaran elektron daripada muatan dan pergerakannya.

    Misalnya, bidang spintronics sekarang mempertimbangkan untuk mengumpulkan limbah panas yang berasal dari mikroprosesor seperti yang digunakan di komputer pribadi.…

  • Berita Magnet 2021: Superkonduktivitas dan Magnetisme
    Buckyballsrecall

    Berita Magnet 2021: Superkonduktivitas dan Magnetisme

    Berita Magnet 2021: Superkonduktivitas dan Magnetisme – Para peneliti merinci rahasia baru tentang bagaimana superkonduktivitas dan magnetisme dapat dikaitkan, mengungkapkan lebih banyak tentang dunia kuantum elektron.

    Bahan superkonduktor menunjukkan perilaku yang tidak terduga ketika mengalami medan magnet atau tekanan tinggi – penemuan yang memiliki implikasi untuk mengendalikan elektron dalam bahan khusus tersebut.

    Berita Magnet 2021: Superkonduktivitas dan Magnetisme

    Menurut dua penelitian, satu dilakukan di Institut Paul Scherrer di Swiss dengan kolaborator di Laboratorium Nasional Los Alamos dan yang kedua di Los Alamos bekerja sama dengan Universitas Sungkyunkwan di Korea Selatan, bahan superkonduktor Cerium-Colbalt-Indium5 mengungkapkan rahasia baru tentang bagaimana superkonduktivitas dan magnet dapat dihubungkan.

    Superkonduktivitas dan magnetisme biasanya dilihat sebagai saingan – superkonduktor dan elektron magnet mengatur diri mereka sendiri dengan cara yang sangat berbeda.

    Seperti gasing berputar, elektron dalam superkonduktor membentuk pasangan puncak, satu berputar berlawanan arah jarum jam dan satu berputar searah jarum jam.

    Bersama-sama, pasangan ini bergerak bebas untuk menghantarkan arus listrik dengan hambatan nol.

    Elektron magnetik, sebaliknya, mengunci diri ke dalam susunan kaku yang tidak bergerak.

    Dua makalah yang baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Nature Physics menunjukkan bahwa elektron dalam Cerium-Colbalt-Indium5 bersifat superkonduktor dan magnetik pada saat yang bersamaan.

    Dalam percobaan yang dilakukan di Institut Paul Scherrer, para peneliti mengamati bentuk superkonduktivitas yang sama sekali baru, di mana elektron membentuk pasangan dengan gasing berputar searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam serta pasangan berputar ke arah yang sama.

    Bentuk superkonduktivitas baru yang mengejutkan ini muncul hanya ketika elektron bersifat superkonduktor dan magnetis.

    Seperti yang ditunjukkan oleh para peneliti ini, susunan elektron magnet yang teratur dapat dimanipulasi dengan memodifikasi arah medan magnet yang diterapkan.

    “Perilaku material yang diamati benar-benar tidak terduga dan tentu saja bukan efek magnetis murni” jelas Michel Kenzelmann, kepala tim peneliti PSI.

    “Ini adalah indikasi yang jelas bahwa dalam material keadaan superkonduktor baru terjadi bersamaan dengan gelombang kerapatan putaran.”

    Temuan ini menunjukkan kemungkinan kontrol langsung dari keadaan kuantum elektron yang terkait dengan superkonduktivitas.

    Kemungkinan mengendalikan keadaan kuantum secara langsung mungkin penting untuk kemungkinan komputer kuantum di masa depan.

    Studi lain tentang CeCoIn5 juga mengamati perilaku yang tidak terduga.

    Ketika sejumlah kecil pengotor dimasukkan ke dalam bahan ini, elektron superkonduktor membentuk tetesan nano dengan tatanan magnetik.

    Semakin banyak kotoran yang ditambahkan, tetesan tumbuh dan akhirnya tumpang tindih menyebabkan seluruh bahan menjadi magnetis.

    Menerapkan tekanan pada bahan magnetik secara global membalikkan efek penambahan kotoran dan Cerium-Colbalt-Indium5 menjadi superkonduktor lagi.

    Menggunakan teknik seperti magnetic resonance imagining (MRI), para peneliti menemukan, bagaimanapun, bahwa nano-tetesan tatanan magnetik tetap ada tetapi disembunyikan oleh superkonduktivitas.

    Akibatnya, elektron dalam CeCoIn5 bertindak seperti saus salad minyak-cuka, dengan elektron superkonduktor berperan sebagai minyak dan elektron magnetik berperan sebagai cuka.

    Studi superkonduktivitas di Cerium-Colbalt-Indium5 ini telah menunjukkan bahwa elektron lebih mudah beradaptasi daripada yang diperkirakan sebelumnya.

    Mereka dapat membentuk keadaan seperti saus salad, yang mungkin penting untuk memahami sifat bahan yang sampai sekarang masih misterius, dan mereka dapat berpasangan secara bersamaan dalam dua konfigurasi yang berbeda ketika mereka hidup berdampingan dengan tatanan magnetik.

    “Superkonduktivitas terus memberikan kejutan baru. Saat rahasianya terungkap, kita belajar lebih banyak tentang dunia kuantum elektron dan dapat mulai membayangkan cara baru menggunakannya untuk teknologi masa depan.”

    Berita Magnet 2021: Superkonduktivitas dan Magnetisme

    “Superkonduktivitas di Cerium-Colbalt-Indium5, ditemukan hampir satu dekade lalu di Los Alamos, mungkin adalah Batu Rosetta yang banyak dari kita telah mencari” kata Joe Thompson, kolaborator dalam kedua studi tersebut.

    Makalah “Pengalihan domain magnetik mengungkapkan superkonduktivitas yang tidak homogen secara spasial” dan “Gangguan dalam superkonduktor kritis kuantum” muncul berturut-turut dalam edisi online lanjutan dari Fisika Alam pada 22 Desember 2013.…

  • Berita Magnet 2021: Tegangan untuk Kontrol Memori Magnetik
    Buckyballsrecall

    Berita Magnet 2021: Tegangan untuk Kontrol Memori Magnetik

    Berita Magnet 2021: Tegangan untuk Mengontrol Memori Magnetik – Penelitian baru merinci bagaimana tim berbasis MIT telah membuat langkah penting dalam konsep menggunakan sinyal listrik untuk mengontrol memori magnetik.

    Cara baru untuk mengubah sifat magnetik suatu material hanya dengan menggunakan tegangan kecil, yang dikembangkan oleh para peneliti di MIT dan kolaborator di tempat lain, dapat menandakan awal dari keluarga bahan baru dengan berbagai sifat yang dapat dialihkan, kata para peneliti.

    Berita Magnet 2021: Tegangan untuk Kontrol Memori Magnetik

    Teknik ini pada akhirnya dapat digunakan untuk mengontrol sifat selain magnet, termasuk reflektifitas atau konduktivitas termal, kata mereka.

    Aplikasi pertama dari temuan baru ini kemungkinan akan menjadi jenis chip memori baru yang tidak memerlukan daya untuk memelihara data setelah ditulis, secara drastis menurunkan kebutuhan daya secara keseluruhan.

    Ini bisa sangat berguna untuk perangkat seluler, di mana masa pakai baterai sering menjadi batasan utama.

    Temuan ini dipublikasikan minggu ini di jurnal Nature Materials oleh mahasiswa doktoral MIT Uwe Bauer, profesor Geoffrey Beach, dan enam rekan penulis lainnya.

    Beach, Associate Professor of Material Science and Engineering Kelas ’58, mengatakan bahwa pekerjaan itu adalah puncak dari penelitian tesis PhD Bauer tentang bahan yang dapat diprogram tegangan.

    Pekerjaan tersebut dapat mengarah pada jenis baru chip memori berdaya ultra rendah yang tidak mudah menguap, kata Beach.

    “Konsep menggunakan sinyal listrik untuk mengontrol elemen memori magnetik adalah subjek dari banyak penelitian oleh produsen chip.” kata Beach.

    “Tetapi tim yang berbasis di MIT telah membuat langkah penting dalam membuat teknik ini praktis” katanya.

    Struktur perangkat ini mirip dengan kapasitor, Beach menjelaskan, dengan dua lapisan tipis bahan konduktif yang dipisahkan oleh lapisan isolasi.

    Lapisan isolasi sangat tipis sehingga dalam kondisi tertentu, elektron dapat menembusnya.

    Tetapi tidak seperti kapasitor, lapisan konduktif dalam chip berdaya rendah ini dimagnetisasi.

    Di perangkat baru, satu lapisan konduktif memiliki magnetisasi tetap, tetapi yang lain dapat dialihkan di antara dua orientasi magnetik dengan menerapkan tegangan padanya.

    Ketika orientasi magnet disejajarkan, lebih mudah bagi elektron untuk menembus dari satu lapisan ke lapisan lainnya; ketika mereka memiliki orientasi yang berlawanan, perangkat lebih terisolasi.

    Status ini dapat digunakan untuk mewakili “nol” dan “satu.”

    Pekerjaan di MIT menunjukkan bahwa hanya dibutuhkan tegangan kecil untuk membalik keadaan perangkat — yang kemudian mempertahankan keadaan barunya bahkan setelah daya dimatikan.

    Perangkat memori konvensional memerlukan sumber daya yang berkelanjutan untuk mempertahankan statusnya.

    Tim MIT mampu merancang sistem di mana tegangan mengubah sifat magnetik 100 kali lebih kuat daripada yang dapat dicapai oleh kelompok lain; perubahan magnetisme yang kuat ini memungkinkan stabilitas jangka panjang dari sel-sel memori baru.

    Mereka mencapai ini dengan menggunakan lapisan isolasi yang terbuat dari bahan oksida di mana tegangan yang diberikan dapat mengatur ulang lokasi ion oksigen.

    Mereka menunjukkan bahwa sifat-sifat lapisan magnetik dapat diubah secara dramatis dengan menggerakkan ion oksigen bolak-balik di dekat antarmuka.

    Tim sekarang bekerja untuk meningkatkan kecepatan di mana perubahan ini dapat dilakukan pada elemen memori.

    Mereka telah mencapai tingkat megahertz (jutaan kali per detik) dalam switching, tetapi modul memori yang sepenuhnya kompetitif akan membutuhkan peningkatan lebih lanjut pada urutan seratus hingga seribu kali lipat, kata mereka.

    Tim juga menemukan bahwa sifat magnetik dapat diubah menggunakan pulsa sinar laser yang memanaskan lapisan oksida, membantu ion oksigen bergerak lebih mudah.

    Sinar laser yang digunakan untuk mengubah keadaan material dapat memindai seluruh permukaannya, membuat perubahan seiring berjalannya waktu.

    Teknik yang sama dapat digunakan untuk mengubah sifat material lainnya, Beach menjelaskan, seperti reflektifitas atau konduktivitas termal.

    Sifat tersebut biasanya dapat diubah hanya melalui proses mekanis atau kimia.

    “Semua properti ini bisa berada di bawah kendali listrik, untuk dinyalakan dan dimatikan, dan bahkan ‘ditulis’ menggunakan seberkas cahaya,” kata Beach.

    Kemampuan untuk membuat perubahan seperti itu dengan cepat pada dasarnya menghasilkan “Etch-a-Sketch untuk sifat material,” katanya.

    Temuan baru “dimulai sebagai kebetulan,” kata Beach: Bauer bereksperimen dengan bahan berlapis, berharap untuk melihat efek kapasitif sementara standar dari tegangan yang diberikan.

    “Tapi dia mematikan voltase dan tetap seperti itu,” dengan keadaan magnet terbalik, kata Beach, yang mengarah ke penyelidikan lebih lanjut.

    “Saya pikir ini akan memiliki aplikasi yang luas,” kata Beach, menambahkan bahwa ia menggunakan metode dan bahan yang sudah standar dalam pembuatan microchip.

    Berita Magnet 2021: Tegangan untuk Kontrol Memori Magnetik

    Selain Bauer dan Beach, tim tersebut termasuk Lide Yao dan Sebastiaan van Dijken dari Aalto University di Finlandia dan, di MIT, mahasiswa pascasarjana Aik Jun Tan, Parnika Agrawal, dan Satoru Emori dan profesor keramik dan bahan elektronik Harry Tuller.

    Pekerjaan itu didukung oleh Yayasan National Science dan Samsung.…