• Berita Magnet 2021: Magnetisme ke Organisme Non-Magnetik
    Buckyballsrecall

    Berita Magnet 2021: Magnetisme ke Organisme Non-Magnetik

    Berita Magnet 2021: Magnetisme ke Organisme Non-Magnetik – Untuk lebih memahami biologi yang mendasari magnetisasi terinduksi, para peneliti dari Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering di Harvard University dan Harvard Medical School telah menginduksi magnetisme ke organisme non-magnetik.

    Saat menumbuhkan ragi, para peneliti memperkenalkan satu protein, feritin, dan merobohkan ekspresi protein lain, ccc1, yang menghasilkan sel dengan tingkat magnetisme sekitar tiga kali lipat lebih tinggi daripada tipe liar yang dilengkapi dengan zat besi.

    Berita Magnet 2021: Magnetisme ke Organisme Non-Magnetik

    Medan magnet menjangkau dunia, tetapi hanya sedikit organisme yang dapat merasakannya.

    Faktanya, bagaimana beberapa organisme yang sadar akan magnet ini, seperti kupu-kupu dan lebah, mendapatkan daya magnetnya tetap menjadi salah satu misteri biologi yang belum terpecahkan.

    Sekarang, dengan menggunakan alat-alat biologi sintetik, para peneliti dari Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering di Harvard University dan Harvard Medical School telah menginduksi magnetisme ke organisme non-magnetik: ragi.

    Dan karena mereka menggunakan jalur sel yang sama, temuan menunjukkan bahwa magnet seperti itu dapat dicapai di banyak jenis sel untuk berbagai aplikasi industri, medis, dan penelitian.

    Temuan ini muncul di PLoS Biology edisi 28 Februari.

    “Magnetisme di alam adalah fungsi biologis yang unik dan misterius yang sangat sedikit dieksploitasi oleh sistem kehidupan,” kata peneliti utama Pam Silver, Profesor Biokimia dan Sistem Biologi Elliott T. And Onie H. Adams di HMS.

    “Jadi, meskipun ragi magnetik terdengar seperti rasa ingin tahu, sebenarnya ini adalah langkah pertama yang sangat signifikan untuk memanfaatkan fenomena alam ini dan menerapkannya ke segala macam tujuan praktis yang penting.”

    Tim Silver mengambil pendekatan teknik.

    Penulis pertama Keiji Nishida, rekan peneliti dalam biologi sistem di HMS, pertama kali menumbuhkan ragi dalam media yang mengandung zat besi.

    Sel-sel ragi mengambil elemen dan menyimpannya di dalam wadah seluler yang disebut vakuola.

    Dengan menempatkan magnet di bawah biakan, Nishida melihat bahwa sel ragi menjadi sedikit magnetis.

    “Kami menggunakan siklus desain, pembuatan, pengujian para insinyur,” kata Silver, yang juga merupakan anggota fakultas inti di Institut Wyss.

    “Itu berhasil, tetapi kami ingin membuatnya lebih baik. Di situlah kami menggunakan biologi sintetis.”

    Alat biologi sintetik memanipulasi instruksi biologis alami, seperti gen atau sinyal seluler.

    Karena instruksi yang membentuk organisme biologis yang dihasilkan tidak ditemukan bersama di alam, biologi baru dianggap “sintetis.”

    Untuk meningkatkan ragi magnet, Nishida menggunakan dua alat biologi sintetik: Dia memperkenalkan satu protein, feritin, yang bergabung dengan besi dan mencegahnya menjadi racun bagi sel.

    Dia juga merobohkan ekspresi protein lain, ccc1, yang membawa besi ke dalam vakuola sel.

    “Sel-sel yang kami bangun akhirnya membentuk kristal besi magnetik di mitokondria mereka, bukan tempat ragi biasanya meletakkan besi,” kata Nishida.

    Mereka juga menunjukkan tingkat magnetisme tiga kali lipat lebih tinggi daripada tipe liar yang dilengkapi dengan besi.

    Silver dan Nishida juga mencari gen yang mungkin berkontribusi pada magnetisme.

    Mereka menyaring koleksi ragi dengan gen berbeda yang disingkirkan untuk mutan yang memengaruhi magnetisme.

    Mereka fokus pada gen homeostasis zat besi, yang mengatur bagaimana sel menyimpan zat besi, dan gen stres oksidatif, yang mengatur bagaimana sel menggunakan zat besi.

    Mereka memusatkan perhatian pada satu gen: TCO89.

    Peningkatan level membangkitkan magnetisme, sementara level yang menurun menurunkannya.

    Eksperimen lebih lanjut menunjukkan bahwa, untuk mencapai peningkatan magnetisme, protein TCO89 harus berinteraksi dengan TORC1, kompleks protein yang mengatur metabolisme sel.

    TORC1 sangat lestari, artinya bentuk dan fungsinya mirip dari ragi hingga yang lebih maju, bahkan sel manusia.

    “Ini menunjukkan bahwa sel-sel lain berpotensi memiliki magnet yang sama,” kata Silver.

    Kemampuan seperti itu bisa memiliki banyak aplikasi.

    Dalam pengaturan industri, magnetisasi bisa menjadi sarana untuk mengisolasi sel selama proses.

    “Seringkali ada kebutuhan untuk menyedot sel yang membuat produk atau mencemari bioprosesor,” kata Silver.

    Insinyur jaringan dapat memandu sel secara magnetis untuk melapisi diri mereka sendiri pada perancah.

    Dan dengan penerapan alat biologi sintetis tambahan, dokter suatu hari nanti dapat menggunakan sel yang direkayasa untuk merespons medan magnet dengan menumbuhkan atau menyembuhkan, atau menanamkan sel induk magnetik yang dapat dilacak dengan pencitraan resonansi magnetik.

    “Studi ini adalah contoh fasilitas yang dapat digunakan untuk merekayasa biologi,” kata Silver, yang membayangkan bahwa pendekatan serupa dapat digunakan untuk meniru fenomena alam tidak biasa lainnya.

    “Biologi adalah tempat kimia organik sekitar 80 tahun yang lalu.

    Sekarang kita cukup tahu tentang biologi sehingga bisa mengambil alih dari kimia.”

    Ragi sintetis juga dapat membantu dalam studi magnetisme di alam.

    Berita Magnet 2021: Magnetisme ke Organisme Non-Magnetik

    Meskipun Nishida dan Silver mungkin tidak dapat mempelajari bakteri magnetik alami secara langsung — itu tidak berhasil dengan baik di lab — “kami memiliki perangkat evolusi pribadi kami sendiri.

    “Ini mungkin buatan atau tidak, tetapi ini adalah titik awal yang memungkinkan kita untuk mempelajari evolusi fenomena tersebut.”…

  • Berita Magnet 2021: Anomali Magnetik di Bulan
    Buckyballsrecall

    Berita Magnet 2021: Anomali Magnetik di Bulan

    Berita Magnet 2021: Anomali Magnetik di Bulan – Sebuah laporan baru menunjukkan bahwa anomali magnetik di bulan adalah sisa-sisa tabrakan asteroid besar, yang diyakini telah terjadi sekitar 4 miliar tahun yang lalu.

    Tim peneliti percaya besi metalik dari asteroid bisa menjadi magnet oleh dampak dan survei topografi menunjukkan bahwa sebagian besar anomali magnetik tersebar di sekitar tepi kawah besar.

    Berita Magnet 2021: Anomali Magnetik di Bulan

    Dalam hampir lima dekade sejak survei bulan pertama dilakukan sebagai bagian dari program luar angkasa Apollo NASA, para ilmuwan telah mengajukan sejumlah teori yang semakin kompleks untuk menjelaskan petak luas bahan yang sangat magnetis yang ditemukan di beberapa bagian kerak bulan.

    Tapi sekarang tim peneliti dari Harvard, Massachusetts Institute of Technology, dan Institut de Physique du Globe de Paris telah mengusulkan penjelasan sederhana yang mengejutkan untuk temuan yang tidak biasa, menunjukkan bahwa anomali magnetik adalah sisa-sisa tabrakan asteroid besar.

    Seperti yang dijelaskan dalam sebuah makalah yang diterbitkan 9 Maret di Science, para peneliti percaya bahwa asteroid menabrak bulan sekitar 4 miliar tahun yang lalu, meninggalkan kawah yang sangat besar dan batuan yang kaya akan besi dan sangat magnetis.

    Meskipun ada bukti bahwa bulan pernah menghasilkan medan magnetnya sendiri, hanya sedikit yang menunjukkan bahwa itu cukup kuat untuk menjelaskan anomali yang terlihat dalam survei sebelumnya, kata Sarah Stewart-Mukhopadhyay, Associate Professor John L. Loeb dari Ilmu Pengetahuan Alam dan salah satu dari tiga rekan penulis makalah ini.

    Untuk menjelaskan temuan, peneliti beralih ke sejumlah skenario yang rumit.

    “Teka-tekinya selalu bahwa magnet yang kita lihat di bulan tidak berkorelasi dengan geologi permukaan mana pun,” katanya.

    “Teori yang paling sering dikutip untuk menjelaskannya adalah ‘medan yang diinduksi oleh benturan’, di mana tumbukan memusatkan dan memperkuat medan magnet bulan.”

    “Tapi itu sulit untuk diuji. Orang-orang telah mencoba untuk memodelkannya, tetapi itu tepat di ujung apa yang bisa berhasil.”

    “Kami punya ide yang lebih sederhana,” lanjutnya.

    “Karena medan di daerah ini lebih kuat daripada yang ditemukan di bebatuan bulan normal, hipotesis kami adalah bahwa itu bukan material bulan.”

    “Kita tahu sifat magnetik material asteroid jauh lebih tinggi daripada bulan. Ada kemungkinan besi metalik dari asteroid bisa termagnetisasi oleh tumbukan, dan disimpan di bulan.”

    Petunjuk pertama mereka datang dari survei yang telah lama membingungkan para ilmuwan. Ketika dikombinasikan dengan survei topografi permukaan bulan yang lebih akurat dan lebih baru, dengan cepat menjadi jelas bahwa sebagian besar anomali magnetik tersebar di sekitar tepi kawah besar berdiameter 2.400 kilometer yang dikenal sebagai Kutub Selatan-Aitken.

    Fitur definitif tertua di bulan, kawah berusia antara 3,9 dan 4,5 miliar tahun, dan sedikit memanjang, menunjukkan itu dibentuk oleh sebuah objek yang melanda pada sudut miring.

    Menguji hipotesis itu, bagaimanapun, terbukti rumit.

    “Pertanyaannya adalah apakah bahan proyektil dapat bertahan dan tetap berada di bulan, dan di mana ia akan berakhir,” kata Stewart-Mukhopadhyay.

    “Apa yang saya lakukan adalah memodelkan dampak dan pembentukan cekungan, menggunakan kode komputer yang biasanya digunakan untuk memodelkan bahan peledak.”

    Untuk membuat model tersebut, Stewart-Mukhopadhyay memulai dengan “persamaan keadaan”, rumus matematika yang menggambarkan asteroid dan kerak, mantel, dan inti bulan.”

    “Bagian yang jauh lebih sulit dari pemodelan dampak, bagaimanapun, adalah dalam menggambarkan reologi, kondisi di mana setiap material berubah bentuk dan mengalir.”

    “Kami memodelkan sejumlah skenario menggunakan dampak yang lebih cepat atau lebih lambat dan sudut yang lebih dangkal atau lebih vertikal,” katanya.

    “Setiap kali, model tersebut menghasilkan hasil yang serupa dengan apa yang kita lihat di bulan.”

    Di luar penjelasannya yang sangat sederhana untuk teka-teki ilmiah berusia puluhan tahun, makalah ini menyarankan cara baru untuk menjawab pertanyaan tentang seperti apa tata surya awal, dan bagaimana medan magnet planet terbentuk.

    “Kami tidak memiliki banyak bukti tentang apa yang menghantam Bumi sebelum 3,9 miliar tahun yang lalu,” kata Stewart-Mukhopadhyay.

    “Dan ada beberapa pertanyaan besar tentang dari mana proyektil itu berasal.”

    “Agaknya, jika Anda mengambil bahkan tanah dari bagian bulan ini, Anda akan memiliki beberapa material yang menyertai peristiwa tumbukan besar ini.”

    Berita Magnet 2021: Anomali Magnetik di Bulan

    “Mungkin juga benar bahwa materi luar angkasa memainkan peran yang lebih besar dalam medan magnet planet lain daripada yang diperkirakan siapa pun,” lanjutnya.

    “Magnetisme adalah salah satu petunjuk yang memungkinkan kita membangun sejarah geologis permukaan sebuah planet.”

    “Jika sekarang kita harus mempertimbangkan bahwa itu mungkin berasal dari tabrakan seperti ini, itu adalah sesuatu yang perlu kita waspadai.”…

  • Berita Magnet 2021: Cahaya Inframerah dan Mekanika Quantum
    Buckyballsrecall

    Berita Magnet 2021: Cahaya Inframerah dan Mekanika Quantum

    Berita Magnet 2021: Cahaya Inframerah dan Mekanika QuantumPulsa Ultrashort Cahaya Inframerah Memicu Perubahan Magnetisme

    Sebuah studi yang baru diterbitkan merinci bagaimana para ilmuwan menggunakan pulsa sinar-X femtosecond dari laser elektron bebas untuk menangkap perubahan skala nano, yang disebabkan oleh cahaya dalam bahan yang terbuat dari kobalt dan platinum berlapis.

    Salah satu cara untuk membuat drive penyimpanan magnetik lebih cepat adalah dengan menggunakan cahaya untuk membalik polaritas tambalan kecil materi, yang disebut domain magnetik, bolak-balik – dari 0 ke 1 dan kembali lagi, dalam istilah komputasi.

    Berita Magnet 2021: Cahaya Inframerah dan Mekanika Quantum

    Sekarang percobaan di fasilitas laser sinar-X Jerman telah menangkap perubahan skala nano, yang disebabkan oleh cahaya dalam bahan yang terbuat dari kobalt dan platinum berlapis.

    Para peneliti terkejut menemukan bahwa pemboman dengan sinar laser inframerah memungkinkan elektron yang melaju cepat menembus dinding yang memisahkan satu domain magnetik dari yang berikutnya, menghancurkan magnetisasi lokal dalam prosesnya.

    Tim menggunakan pulsa ultrashort cahaya inframerah untuk memicu perubahan bahan magnetik dan kemudian memeriksa perubahan tersebut dengan pulsa dari laser sinar-X FLASH di DESY di Hamburg.

    Hasilnya diterbitkan dalam Nature Communications edisi 2 Oktober dan dijelaskan dalam siaran pers DESY.

    Dipimpin oleh Stefan Eisebitt, seorang profesor di Technische Universität Berlin, eksperimen ini melibatkan partisipasi oleh para ilmuwan di hampir selusin pusat penelitian, di antaranya Bill Schlotter, seorang ilmuwan instrumen di Linac Coherent Light Source di SLAC National Accelerator Laboratory.

    “Pulsa sinar-X ultra cepat sangat cocok untuk menyelidiki peran pengaturan magnetik skala nano pada mekanisme peralihan magnetik ultracepat,” kata Schlotter.

    LCLS telah digunakan untuk eksperimen serupa yang mempelajari peralihan magnetik skala nano, dan Eisebitt telah terlibat dalam eksperimen di LCLS.

    “Demagnetisasi optik sejauh ini merupakan proses tercepat untuk mengubah magnetisasi secara lokal, dan kontrol magnetisasi lokal adalah dasar penyimpanan magnetik,” kata Eisebitt saat mengumumkan hasilnya.

    “Oleh karena itu, proses optik dapat membantu membuat memori magnetik lebih cepat di masa depan.”

    Penulis utama makalah ini, Bastian Pfau dari TU Berlin, mengatakan pengamatan, yang sejalan dengan teori dan simulasi, menunjukkan bagaimana elektron yang melaju melalui material dapat menghancurkan magnetisasi dalam sampel kobalt-platinum dengan melewati domain magnetik berukuran nano yang berdekatan.

    Atom-atom di setiap domain semuanya memiliki medan magnet yang sejajar dalam arah yang sama.

    “Ketika dibombardir dengan sinar laser, elektron yang dilepaskan yang berdifusi melalui material akan menembus dinding domain.”

    “Mereka pergi dari satu domain ke domain tetangga, yang termagnetisasi ke arah yang berlawanan, menyebabkan penghancuran magnetisasi lokal, ”kata Pfau, menambahkan bahwa pemahaman tentang fenomena ini dapat mengarah pada peningkatan perangkat penyimpanan magnetik.

    “Di masa depan, kami akan meningkatkan eksperimen kami sehingga kami tidak hanya dapat membuktikan keberadaan efeknya, tetapi juga mengukur kekuatannya,” katanya juga.

    Ilmuwan Menghidupkan dan Mematikan Magnetisme Menggunakan Mekanika Kuantum

    Dalam sebuah studi yang baru diterbitkan, tim ilmuwan internasional menggambarkan bagaimana mereka menggunakan mekanika kuantum untuk menghidupkan dan mematikan magnet dalam garam transparan.

    Para ilmuwan telah berhasil menghidupkan dan mematikan magnetisme material baru menggunakan mekanika kuantum, menjadikan material tersebut sebagai test bed untuk perangkat kuantum masa depan.

    Tim peneliti internasional yang dipimpin dari Laboratory for Quantum Magnetism (LQM) di Swiss dan London Centre for Nanotechnology (LCN), menemukan bahwa bahan tersebut, garam transparan, tidak mengalami komplikasi seperti magnet nyata lainnya, dan dieksploitasi fakta bahwa putaran kuantumnya – yang seperti magnet atom kecil – berinteraksi menurut aturan magnet batang besar.

    Studi ini dipublikasikan di Science.

    Siapa pun yang pernah bermain magnet batang mainan di sekolah akan ingat bahwa kutub yang berlawanan tarik menarik, berbaris sejajar satu sama lain ketika ditempatkan ujung ke ujung, dan anti-paralel ketika ditempatkan berdekatan.

    Karena magnet batang konvensional terlalu besar untuk mengungkapkan sifat mekanika kuantum apa pun, dan sebagian besar bahan terlalu rumit untuk berinteraksi seperti magnet batangan yang sebenarnya, garam transparan adalah bahan yang sempurna untuk melihat apa yang terjadi pada tingkat kuantum untuk benda padat. koleksi magnet batang kecil.

    Tim dapat menggambarkan semua putaran dalam garam khusus, menemukan bahwa putaran paralel dalam pasangan lapisan, sedangkan untuk pasangan lapisan yang berdekatan, mereka antiparalel, seperti magnet batang besar yang ditempatkan berdekatan satu sama lain.

    Susunan putaran disebut “antiferromagnetik”. Sebaliknya, untuk feromagnet seperti besi, semua putarannya paralel.

    Dengan memanaskan material hingga hanya 0,4 derajat Celcius di atas suhu “nol” absolut di mana semua gerakan klasik (non-kuantum) berhenti, tim menemukan bahwa putaran kehilangan urutan dan titiknya ke arah acak, seperti halnya besi ketika kehilangan feromagnetisme ketika dipanaskan hingga 870 Celcius, jauh lebih tinggi dari room suhu m karena interaksi yang kuat dan kompleks antara spin elektron dalam padatan yang sangat umum ini.

    Tim juga menemukan bahwa mereka dapat mencapai hilangnya keteraturan yang sama dengan menyalakan mekanika kuantum dengan elektromagnet yang mengandung garam.

    Jadi, fisikawan sekarang memiliki mainan baru, kumpulan magnet batang kecil, yang secara alami mengasumsikan konfigurasi antiferromagnetik dan yang dapat mereka panggil dalam mekanika kuantum sesuka hati.

    Berita Magnet 2021: Cahaya Inframerah dan Mekanika Quantum

    “Memahami dan memanipulasi sifat magnetik dari bahan yang lebih tradisional seperti besi tentu saja telah lama menjadi kunci bagi banyak teknologi yang sudah dikenal, dari motor listrik hingga hard drive di komputer digital,” kata Profesor Gabriel Aeppli, Direktur UCL dari LCN.

    “Meskipun ini mungkin tampak esoterik, ada hubungan mendalam antara apa yang telah dicapai di sini dan jenis komputer baru, yang juga mengandalkan kemampuan untuk menyetel mekanika kuantum untuk memecahkan masalah sulit, seperti pengenalan pola dalam gambar.”…

  • Berita Magnert 2021: Awan Magnetik dan Aliran Panas Magnet
    Buckyballsrecall

    Berita Magnert 2021: Awan Magnetik dan Aliran Panas Magnet

    Berita Magnert 2021: Awan Magnetik dan Aliran Panas MagnetPeneliti Mengontrol Awan Magnetik di Graphene, Mengaktifkan dan Menonaktifkan Magnet

    Para ilmuwan dari University of Manchester telah menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa awan magnetik di graphene dapat dihamburkan secara terkendali dan kemudian dipadatkan kembali, memungkinkan para peneliti untuk bekerja menuju perangkat seperti transistor di mana informasi ditulis dengan mengalihkan graphene antara magnet dan non-magnetik. keadaan magnet.

    Berita Magnert 2021: Awan Magnetik dan Aliran Panas Magnet

    Dalam sebuah laporan yang diterbitkan di Nature Communications, tim Universitas Manchester yang dipimpin oleh Dr Irina Grigorieva menunjukkan cara membuat momen magnetik dasar di graphene dan kemudian menghidupkan dan mematikannya.

    Ini adalah pertama kalinya magnetisme itu sendiri diubah, alih-alih arah magnetisasinya dibalik.

    Masyarakat modern tidak dapat dibayangkan tanpa menggunakan bahan-bahan magnetis.

    Mereka telah menjadi bagian integral dari gadget elektronik di mana perangkat termasuk hard disk, chip memori, dan sensor menggunakan komponen magnetik mini.

    Setiap magnet mikro memungkinkan sedikit informasi (‘0’ atau ‘1’) untuk disimpan sebagai dua arah magnetisasi (‘utara’ dan ‘selatan’).

    Bidang elektronik ini disebut spintronics.

    Meskipun kemajuan besar, kekecewaan besar spintronics sejauh ini ketidakmampuannya untuk memberikan perangkat aktif, di mana peralihan antara arah utara dan selatan dilakukan dengan cara yang mirip dengan yang digunakan dalam transistor modern.

    Situasi ini dapat berubah secara dramatis karena penemuan terbaru.

    Graphene adalah kawat ayam yang terbuat dari atom karbon.

    Dimungkinkan untuk menghilangkan beberapa atom ini yang menghasilkan lubang mikroskopis yang disebut kekosongan.

    Para ilmuwan Manchester telah menunjukkan bahwa elektron mengembun di sekitar lubang ini menjadi awan elektronik kecil, dan masing-masing berperilaku seperti magnet mikroskopis yang membawa satu unit magnet, berputar.

    Dr Grigorieva dan timnya telah menunjukkan bahwa awan magnetik dapat dihamburkan secara terkendali dan kemudian dipadatkan kembali.

    Dia menjelaskan: “Terobosan ini memungkinkan kita untuk bekerja menuju perangkat seperti transistor di mana informasi ditulis dengan mengalihkan graphene antara keadaan magnetik dan non-magnetiknya.”

    “Keadaan ini dapat dibaca baik dengan cara konvensional dengan mendorong arus listrik melalui atau, bahkan lebih baik, dengan menggunakan aliran putaran.”

    “Transistor semacam itu telah menjadi cawan suci spintronics.”

    Dr Rahul Nair, yang memimpin percobaan tersebut, berkomentar, “Sebelumnya, seseorang hanya dapat mengubah arah magnetisasi magnet dari utara ke selatan.”

    “Sekarang kita dapat menghidupkan dan mematikan magnet sepenuhnya.”

    “Graphene sudah menarik minat dalam hal aplikasi spintronics, dan saya berharap penemuan terbaru akan menjadikannya yang terdepan.”

    Pemenang Nobel dan rekan penulis makalah Profesor Andre Geim menambahkan: “Saya ingin tahu berapa banyak lagi kejutan yang disimpan graphene.”

    “Yang ini tiba-tiba muncul. Kita harus menunggu dan melihat selama beberapa tahun tetapi magnetisme yang dapat dialihkan dapat menyebabkan dampak yang melebihi harapan yang paling optimis.”

    Profesor Antonio Castro Neto, Direktur Pusat Penelitian Graphene di Singapura dan salah satu penulis laporan tersebut, mengatakan: “Pekerjaan ini membuka pintu bagi perangkat magnetik baru yang sangat tipis secara atom dan dapat dengan mudah dikontrol secara eksternal dengan penerapan medan listrik biasa.”

    “Perangkat baru ini dapat digabungkan dalam sirkuit elektronik untuk menciptakan fungsionalitas untuk mengontrol magnet dan muatan yang tidak ada sebelumnya.”

    “Mereka menyatukan memori magnetik dengan sirkuit listrik. Ini benar-benar terobosan.”

    Penemuan Medan Magnet yang Dapat Membalik Aliran Panas

    Para ilmuwan menemukan medan magnet yang dapat mengontrol aliran panas dari satu benda ke benda lainnya.

    Ini pertama kali diprediksi 50 tahun yang lalu, dan efeknya suatu hari nanti dapat menyebabkan generasi baru perangkat elektronik yang menggunakan panas daripada muatan untuk membawa informasi.

    Para ilmuwan mempublikasikan temuan mereka di jurnal Nature.

    Fisikawan Brian Josephson meramalkan adanya terowongan antara superkonduktor yang dipisahkan oleh lapisan tipis isolator pada tahun 1962, sebuah proses yang dilarang dalam fisika klasik.

    Persimpangan Josephson dibangun dan digunakan untuk membuat perangkat interferensi kuantum superkonduktor (SQUID) yang dijual sebagai magnetometer ultra-sensitif.

    Dalam studi terbaru, para ilmuwan mengukur perilaku termal perangkat.

    Mereka memanaskan salah satu ujung cumi-cumi sepanjang beberapa mikrometer dan memantau suhu elektroda yang terhubung dengannya.

    Saat peneliti memvariasikan medan magnet yang melewati loop, jumlah panas yang mengalir melalui perangkat berubah.

    Efek tersebut sejalan dengan teori yang dikemukakan sebelumnya.

    Alat itu bekerja dengan membalikkan sebagian perpindahan panas, sehingga sebagian akan mengalir dari benda yang lebih dingin ke benda yang lebih hangat.

    Ini adalah proses kontra-intuitif dan perangkat dengan persimpangan Josephson memaksakan tatanan kuantum padanya.

    Pelanggaran hukum kedua termodinamika, yang menyatakan bahwa panas akan selalu mengalir dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin, dimungkinkan karena hanya sebagian dari total aliran panas yang dikenai fasa.

    Ketika panas yang ditransfer oleh elektron tunggal diperhitungkan, aliran bersih masih dari ujung panas ke ujung dingin.

    Variasi aliran panas ini dapat dijelaskan oleh fase superkonduktor yang digunakan.

    Aliran panas terbesar terjadi ketika puncak di dalam satu setengah lingkaran sejajar dengan puncak di setengah lainnya.

    Berita Magnert 2021: Awan Magnetik dan Aliran Panas Magnet

    Aliran itu minimal ketika puncak bertemu palung. Medan magnet menggeser fase-fase tersebut relatif satu sama lain, memodifikasi aliran panas.

    Ada aplikasi dalam pendinginan solid-state, dan penelitian ini dapat membantu mewujudkan mesin panas kecil namun sangat efisien, yang dapat membentuk dasar “kaloritronik koheren”, di mana informasi dibawa oleh pertukaran panas, bukan yang listrik.…

  • 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.…

  • Berita Magnet 2021: Superkomputer dan Sinyal Magnetik
    Buckyballsrecall

    Berita Magnet 2021: Superkomputer dan Sinyal Magnetik

    Berita Magnet 2021: Simulasi Superkomputer dan Sinyal MagnetikPenemuan Mengejutkan Saat Simulasi Superkomputer Menjelajahi Rekoneksi Magnetik

    Membuat koneksi: Membawa proses astrofisika ke Bumi.

    Rekoneksi magnetik, sebuah proses di mana garis-garis medan magnet robek dan bersatu kembali, melepaskan sejumlah besar energi kinetik, terjadi di seluruh alam semesta.

    Berita Magnet 2021: Superkomputer dan Sinyal Magnetik

    Proses ini menimbulkan aurora, semburan matahari, dan badai geomagnetik yang dapat mengganggu layanan telepon seluler dan jaringan listrik di Bumi.

    Tantangan utama dalam studi rekoneksi magnetik, bagaimanapun, adalah menjembatani kesenjangan antara skenario astrofisika skala besar dan eksperimen skala kecil yang dapat dilakukan di laboratorium.

    Para peneliti kini telah mengatasi hambatan ini melalui kombinasi eksperimen cerdas dan simulasi mutakhir.

    Dengan melakukan itu, mereka telah menemukan peran yang sebelumnya tidak diketahui untuk proses universal yang disebut “efek baterai Biermann”, yang ternyata berdampak pada rekoneksi magnetik dengan cara yang tidak terduga.

    Efek baterai Biermann, benih yang mungkin untuk medan magnet yang menyelimuti alam semesta kita, menghasilkan arus listrik yang menghasilkan medan-medan ini.

    Temuan mengejutkan, yang dibuat melalui simulasi komputer, menunjukkan efeknya dapat memainkan peran penting dalam rekoneksi yang terjadi ketika magnetosfer Bumi berinteraksi dengan plasma astrofisika.

    Efeknya pertama-tama menghasilkan garis medan magnet, tetapi kemudian membalikkan peran dan memotongnya seperti gunting yang mengiris karet gelang.

    Bidang yang diiris kemudian disambungkan kembali dari titik penyambungan semula.

    Simulasi tersebut memodelkan hasil eksperimen di China yang mempelajari plasma berdensitas energi tinggi—materi di bawah kondisi tekanan ekstrem.

    Eksperimen menggunakan laser untuk meledakkan sepasang gelembung plasma dari target logam padat.

    Simulasi plasma tiga dimensi (lihat gambar di bagian atas halaman) melacak perluasan gelembung dan medan magnet yang dibuat oleh efek Biermann, melacak tabrakan medan untuk menghasilkan rekoneksi magnetik.

    Para peneliti melakukan simulasi ini pada superkomputer Titan di Fasilitas Komputasi Kepemimpinan Oak Ridge Departemen Energi AS di Laboratorium Nasional Oak Ridge.

    Hasil “menyediakan platform baru untuk mereplikasi rekoneksi yang diamati dalam plasma astrofisika di laboratorium,” kata Jackson Matteucci, seorang mahasiswa pascasarjana dalam program Fisika Plasma di Laboratorium Fisika Plasma Princeton yang memimpin penelitian.

    Dengan menjembatani kesenjangan tradisional antara eksperimen laboratorium dan proses astrofisika, hasil ini membuka babak baru dalam upaya memahami alam semesta.

    Magnetisme Terfragmentasi – Sinyal Magnetik Skala Atom yang Sulit Diungkapkan

    Para peneliti dari Boston College, MIT, dan UC Santa Barbara mengungkapkan ‘sinyal’ magnetik skala atom yang sulit dipahami dalam isolator Mott.

    Chestnut Hill, Mass. — Menyelidiki sifat-sifat isolator Mott, tim peneliti dari Boston College, MIT, dan U.C. Santa Barbara telah mengungkapkan sinyal magnetik skala atom yang sulit dipahami dalam bahan unik saat transisi dari isolator ke logam, tim melaporkan baru-baru ini dalam jurnal Nature Physics.

    “Bekerja dengan senyawa di kelas bahan yang dikenal sebagai isolator Mott, tim menggunakan spin-polarizing scanning tunneling microscopy (SP-STM) untuk merinci pada tingkat atom fisika yang mendasari salah satu contoh isolator ini, yang dapat dimanipulasi menjadi keadaan logam melalui penambahan muatan elektronik, sebuah proses yang disebut doping.” kata Asisten Profesor Fisika Boston College Ilija Zeljkovic, penulis utama laporan tersebut.

    “Sebuah isolator Mott dicirikan oleh lokalisasi elektron karena interaksi elektron-elektron yang kuat, dan biasanya disertai dengan pemesanan magnetic.” Zelkjovic menjelaskan.

    “Dalam kasus ini, tim mengembangkan dan mempelajari permukaan isolator Mott strontium iridate, sebuah oksida, dalam bentuk kristal tunggal.”

    “Dalam banyak oksida kompleks, pemesanan magnetik tertanam dalam lanskap spasial yang tidak homogen dari fase lain.” katanya.

    Tim berusaha melakukan pengukuran pada skala panjang atom tunggal, dengan sensitivitas muatan dan putaran untuk memahami sepenuhnya fisika yang mendasarinya, sebuah prosedur yang belum dicapai dalam oksida kompleks apa pun.

    Dengan menggunakan spin-polarizing scanning tunneling microscopy (SP-STM), Zeljkovic dan rekan-rekannya melaporkan bahwa tim dapat melakukan percobaan ini untuk pertama kalinya.

    Pengukuran membantu untuk memahami bagaimana isolator Mott antiferromagnetik berevolusi dengan doping pembawa muatan, yang telah membingungkan para ilmuwan sejak penemuan isolator Mott yang didoping prototipikal, yang merupakan superkonduktor suhu tinggi tembaga-oksida, kata Zeljkovic.

    Berita Magnet 2021: Superkomputer dan Sinyal Magnetik

    Dengan melacak evolusinya dengan doping pembawa muatan, para peneliti menemukan bahwa, dengan doping tingkat rendah, tatanan antiferromagnetik homogen dari elektron material meleleh menjadi tatanan antiferromagnetik “tambal sulam” yang terfragmentasi di dekat transisi isolator-ke-logam, tim dilaporkan.

    Zeljkovic mengatakan hasilnya memajukan pemahaman tentang karakteristik unik isolator Mott, dan juga menetapkan SP-STM sebagai alat yang ampuh yang mampu mengungkapkan informasi skala atom dalam oksida kompleks.…

  • 5 M Supercrystals Magnetik Dapat Ditampung di Kepala Peniti
    Buckyballsrecall

    5 M Supercrystals Magnetik Dapat Ditampung di Kepala Peniti

    5 M Supercrystals Magnetik Dapat Ditampung di Kepala Peniti – Ilmuwan material yang bekerja dengan komponen berukuran nano telah mengembangkan cara bekerja dengan material yang semakin kecil.

    Tetapi bagaimana jika Anda bisa membuat komponen Anda untuk merakit sendiri ke dalam struktur yang berbeda tanpa benar-benar menanganinya sama sekali?

    5 M Supercrystals Magnetik Dapat Ditampung di Kepala Peniti

    Verner Håkonsen bekerja dengan kubus yang sangat kecil sehingga hampir 5 miliar di antaranya dapat ditampung di kepala peniti.

    Dia memasak kubus di NTNU NanoLab, dalam labu kaca yang tampak aneh dengan tiga leher di atasnya menggunakan campuran bahan kimia dan sabun khusus.

    Dan ketika dia mengekspos kubus tak kasat mata ini ke medan magnet, mereka melakukan keajaiban: mereka merakit diri menjadi bentuk apa pun yang dia inginkan.

    “Ini seperti membangun rumah, kecuali Anda tidak harus membangunnya,” katanya.

    Gaya magnet bersama dengan gaya-gaya lain menyebabkan “rumah itu membangun dirinya sendiri — semua balok bangunan berkumpul dengan sempurna di bawah kondisi yang tepat.”

    Meskipun peneliti sebelumnya telah mampu menyebabkan nanopartikel untuk merakit diri mereka sendiri dengan cara yang berbeda, Håkonsen dan rekan-rekannya adalah yang pertama menunjukkan betapa pentingnya magnetisme sehubungan dengan sifat mekanik struktur nanopartikel tertentu.

    Para peneliti menyebut kreasi nanocube kecil mereka superstruktur atau supercrystals karena nanocube diatur dalam pola yang teratur, seperti atom dalam kristal.

    “Supercrystals sangat menarik karena mereka menunjukkan sifat yang ditingkatkan dibandingkan dengan nanopartikel tunggal atau dengan bahan massal,” kata Håkonsen.

    Temuan besar adalah bahwa ketika kubus magnet dirakit sendiri dalam apa yang oleh para peneliti disebut superkristal – dalam bentuk seperti garis atau batang atau heliks, misalnya – energi kohesif antara partikel dalam superkristal dapat meningkat sebanyak 45 persen karena interaksi magnet antara kubus.

    “Itu berarti energi yang menyatukan semuanya meningkat hingga 45 persen,” katanya.

    Kekuatan supercrystals dalam kombinasi dengan sifat magnetiknya yang ditingkatkan akan menjadi kunci untuk mengembangkan penggunaan di masa depan, yang dapat menjangkau segala hal mulai dari aplikasi untuk industri otomotif hingga teknologi informasi.

    Penelitian Håkonsen baru saja dipublikasikan di jurnal Advanced Functional Materials.

    Ketika segalanya menjadi kecil, fisika menjadi aneh

    Salah satu prinsip utama penelitian nanopartikel adalah semakin kecil partikel, semakin asing perilakunya.

    Itu karena ketika ukurannya menyusut, luas permukaan partikel mewakili persentase yang jauh lebih besar dari keseluruhan volume struktur daripada partikel yang tidak berukuran nano.

    “Akibatnya, semakin kecil nanopartikel, semakin tidak stabil mereka,” kata Håkonsen.

    Inilah yang dikenal sebagai “efek ukuran” dalam nanosains, dan merupakan salah satu aspek fundamental nanoteknologi karena benda menjadi lebih kecil dari 100 nm.

    “Anda bahkan dapat memiliki partikel yang secara spontan bergeser di antara struktur kristal yang berbeda, karena ukurannya yang kecil,” jelasnya. “Partikel sebagian meleleh.”

    Efek ukuran juga mempengaruhi sifat lain dalam nanopartikel kecil, seperti sifat magnetik, di mana medan magnet dari partikel dapat mulai melompat-lompat dengan sendirinya ke arah yang berbeda.

    Ukuran tetap penting

    Dengan kata lain, meskipun magnetisme dapat membuat struktur nano yang dirakit sendiri oleh para peneliti menjadi kuat, efek ukuran masih berperan.

    Ketika supercrystals super kecil, strukturnya lebih lemah dari rekan-rekan mereka yang lebih besar.

    “Artinya adalah Anda memiliki efek ukuran dalam hal stabilitas mekanik juga dalam superkristal – sebuah “efek ukuran super” – tetapi juga menunjukkan bahwa ada efek ukuran untuk sifat superkristal lainnya,” kata Håkonsen.

    “Yang juga luar biasa adalah bahwa efek ukuran super ini melampaui skala nano, dan naik ke skala mikro.”

    5 M Supercrystals Magnetik Dapat Ditampung di Kepala Peniti

    Alih-alih menimbulkan masalah, bagaimanapun, dalam hal ini mengetahui bahwa efek ukuran akan mempengaruhi superkristal dapat memungkinkan peneliti untuk mengontrol — atau menyesuaikan — bagaimana struktur berperilaku melalui berbagai faktor yang berbeda.

    “Ini bisa membuka bidang baru, penyetelan yang dikontrol ukuran,” kata Håkonsen.

    “Adalah mungkin untuk mengontrol fitur superkristal, tidak hanya dengan bagaimana partikel itu sendiri dibuat, tetapi dengan bentuk dan ukuran superkristal dan jumlah partikel di dalamnya.”…