A mágneses jelenségek elektromos töltésű részecskék mozgásából erednek, és minden anyagnak vannak mágneses jellemzői. A mágnesesség legismertebb formája a ferromágnesesség, amely például a hűtőszekrényhez ragasztja a hűtőmágnest. Ilyenkor az anyagban az összes elektron spinje ugyanabba az irányba mutat. Van olyan mágnesesség is, amikor az elektronok spinjei véletlenszerű irányokba mutatnak, ez a paramágnesesség.Az ETH Zürich tudósai most a mágnesesség egy újfajta formáját fedezték fel, amikor egy anyag váltakozva ferro-, és paramágneses is.
A kutatók a moiré anyagok mágneses tulajdonságait vizsgálták, olyan kísérleti anyagokét, amelyeket molibdén-diszelenid és volfrám-diszulfid kétdimenziós lapjainak egymásra helyezésével állítanak elő. Ezek az anyagok olyan rácsszerkezettel rendelkeznek, amely tartalmazhat elektronokat. Hogy kiderítsék, mit tudnak a moiré-anyagok, először elektronokat „öntöttek” a rácsszerkezetbe elektromos áram alkalmazásával és a feszültség folyamatos növelésével.
Ezután lézerrel világítottak az anyagra, és azt mérték, hogy a fény milyen erősen verődik vissza különböző polarizációk esetén. Ebből ugyanis kiderülhet, hogy az elektronok spinjei azonos irányba (ami ferromágnesességre utal) vagy véletlenszerű irányokba (paramágnesesség esetén) mutatnak. Kezdetben az anyag paramágnesességet mutatott, de ahogy a csapat több elektront adott a rácshoz, hirtelen és váratlan változást mutatott, és ferromágnesessé vált. Érdekes módon ez az elmozdulás pontosan akkor következett be, amikor a rács megtelt elektronnal, ami kizárta azt a kölcsönhatást, ami a ferromágnesességet létrehozza.
Ezt a „kinetikus mágnesességet” elméletileg már évtizedek óta megjósolták, de szilárd anyagokban korábban nem figyelték meg. Most úgy gondolják a tudósok, hogy ennek oka a „duplonnak” nevezett részecskepárosodás, amikor egynél több elektron lép be a rácshelyekre. Eközben az elektronok minimalizálják mozgási energiájukat, amit a spinjeik összehangolásával érnek el, így ferromágnesesség jön létre. A kutatók tervei szerint tovább vizsgálják a jelenséget, és szeretnék magasabb hőmérsékleten is megvalósítani azt. A kísérlethez ugyanis az anyagot az abszolút nulla fok fölé kellett lehűteni.
A kutatás a Nature című folyóiratban jelent meg.
Forrás: New Atlas
A borítókép illusztráció, forrás: Adobe Stock
