Рекордная подвижность электронов в новой кристаллической пленке

Физики из Массачусетского технологического института, Армейской исследовательской лаборатории и других организаций достигли рекордного уровня подвижности электронов в тонкой пленке тройного тетрадимита — класса минералов, который естественным образом встречается в глубоких гидротермальных месторождениях золота и кварца. Команда смогла оценить подвижность электронов материала, обнаружив квантовые колебания при прохождении через него электрического тока. Исследователи обнаружили особый ритм колебаний, характерный для высокой подвижности электронов — выше, чем у любых тройных тонких пленок этого класса на сегодняшний день. Результаты, опубликованные в журнале Materials Today Physics, указывают на тонкие пленки тройного тетрадимита как на многообещающий материал для будущей электроники, например, для носимых термоэлектрических устройств, которые эффективно преобразуют отходящее тепло в электричество.

Сверхбыстрая генерация скрытых фаз посредством электронного фотовозбуждения с настроенной энергией в магнетите

Исследователи из EPFL обнаружили, что, освещая материал, называемый магнетитом, светом разной длины волны (цвета), они могут изменить его состояние, например, сделав его более или менее подходящим для электричества. Это открытие может привести к новым способам разработки новых материалов для электроники, таких как запоминающие устройства, датчики и другие устройства, которые полагаются на быструю и эффективную реакцию материалов. В экспериментах использовались две разные длины волн света: ближняя инфракрасная (800 нм) и видимая (400 нм). При возбуждении световыми импульсами длиной 800 нм структура магнетита нарушалась, создавая смесь металлических и изолирующих областей. Напротив, световые импульсы длиной 400 нм сделали магнетит более стабильным изолятором. Когда свет с длиной волны 800 нм падал на магнетит, он вызывал быстрое сжатие моноклинной решетки магнетита, превращая ее в кубическую структуру. Это происходит в три этапа в течение 50 пикосекунд и предполагает, что внутри материала происходят сложные динамические взаимодействия. И наоборот, видимый свет с длиной волны 400 нм заставил решетку расширяться, укрепляя моноклинную решетку и создавая более упорядоченную фазу — стабильный изолятор.

Большой аномальный эффект Холла на лестнице дьявола с колебаниями вращения

Исследовательская группа из Университета Цукубы обнаружила, что флуктуации спинов электронов в магнитных материалах вызывают сильный аномальный эффект Холла во время фазового перехода, известный как магнитный переход «лестница дьявола». Это открытие имеет решающее значение для развития магнито-термоэлектрического преобразования, экологически чистой технологии производства энергии, потенциально ведущей к разработке новых материалов для термоэлектрического преобразования. Исследование опубликовано в журнале npj Quantum Materials. В этом исследовании учёные наблюдали сильный аномальный эффект Холла при температурах, превышающих температуру магнитного перехода в магнитном материале (магнитный оксид), который демонстрирует уникальное явление магнитного перехода, известное как «лестница дьявола со спиновыми колебаниями». Примечательно, что величина аномального эффекта Холла — или аномального угла Холла — была одной из самых больших, зарегистрированных для магнитных оксидов. Исследование предполагает, что этот значительный эффект, вероятно, связан с интенсивным рассеянием электронов проводимости из-за определенного типа спиновых флуктуаций, известных как флуктуации спин-флип.

Впервые обнаружен термоэлектрический эффект между двумя жидкими материалами

Трио физиков из Университета Сорбонны во Франции впервые наблюдали термоэлектрический эффект между двумя жидкими материалами. В своем исследовании, опубликованном в «Трудах Национальной академии наук», Марлон Верне, Стефан Фов и Кристоф Гиссинджер соединили два типа жидких металлов вместе при комнатной температуре и подвергли их воздействию температурного градиента. Окружающая среда представляла собой цилиндр с еще одним цилиндром меньшего размера в центре. Исследователи вылили жидкую ртуть во внешний цилиндр, а затем вылили на него жидкий галлий. Галлий плавал, потому что он был легче. Затем они добавили охлаждающее устройство для охлаждения внешних стенок внешнего цилиндра и нагревательное устройство для нагрева стенок внутреннего цилиндра. Это привело к температурному градиенту между двумя металлами. Затем команда вставила провод во внешний цилиндр в место встречи двух металлов — другой конец был подключен к устройству для измерения электричества. Исследователи обнаружили, что добавление температурного градиента привело к термоэлектрическому эффекту на границе раздела двух жидких металлов. Они также обнаружили, что он был турбулентным — ток бежал по петле от горячей части цилиндра к холодной части.

Обнаружен квантово-акустический сдвиг пика Друде в странных металлах

Исследователи из Гарвардского университета, Университета Сабанчи и Пекинского университета недавно собрали данные, которые могут пролить свет на происхождение высокотемпературных пиков поглощения, наблюдаемых в странных металлах (классе материалов, которые не соответствуют традиционной теории). Работа, опубликованная в Physical Review Letters, однозначно экспериментально показала, что без какой-либо точной настройки, захвата повышения или подгонки параметров, представлено явление квантово-акустического смещения пика Друде, которое включает в себя температурно-зависимый сдвиг и уширение пика Друде. Результаты предполагают, что в основе DDP (смещенные пики Друде) может лежать переходный процесс локализации, а именно тонкий подъем и спад андерсоновской локализации электронов, вызванный полем динамического беспорядка и тепловыми колебаниями решетки.

Физикам удалось генерировать распространяющиеся спиновые волны на наноуровне и открыть новый путь их модуляции и усиления

Исследователям из Ланкастерского университета и Радбаудского университета в Неймегене удалось генерировать распространяющиеся спиновые волны на наноуровне и открыть новый путь их модуляции и усиления. Их открытие, опубликованное в журнале Nature, может проложить путь к развитию квантовых информационных технологий без диссипации. Поскольку спиновые волны не используют электрические токи, эти чипы будут свободны от связанных с ними потерь энергии. Учёные использовали тот факт, что максимально возможные частоты вращения спинов можно обнаружить в материалах, в которых соседние спины наклонены друг относительно друга. Чтобы возбудить столь быструю спиновую динамику, они использовали очень короткий импульс света, длительность которого короче периода спиновой волны, т.е. менее триллионной доли секунды. Секрет генерации сверхбыстрой спиновой волны на наноуровне заключается в энергии фотонов светового импульса.

Точное измерении нуклеации переохлажденных жидкостей

Используя интенсивные вспышки рентгеновского лазера на свободных электронах европейского XFEL, учёные поставили эксперимент по измерению нуклеации переохлажденных жидкостей. Эксперименты проводились в вакууме, чтобы рентгеновские лучи не взаимодействовали с молекулами воздуха. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters. В работе использовали аргон и криптон в жидкой форме. Была подробно исследована скорость зарождения кристаллов J(T). Физики бомбардировали жидкие струи рентгеновскими импульсами с энергией 9,7 килоэлектронвольт (кэВ). Каждый рентгеновский импульс длился менее 25 фемтосекунд. Экспериментаторы направили интенсивный рентгеновский свет на струю жидкости толщиной всего 3,5 микрометра, сфокусировав ее на поверхности диаметром менее одного микрометра, и записали несколько миллионов дифракционных изображений. Согласно их результатам, скорости зарождения кристаллов намного меньше, чем предсказанные на основе моделирования и классической теории.

Визуализация структуры поверхности и предварительного плавления льда Ih с атомным разрешением

Команда физиков, связанных с несколькими институтами в Китае, раскрыла причину скользкости льда. В своем исследовании, опубликованном в журнале Nature, группа использовала атомно-силовую микроскопию, чтобы поближе рассмотреть поверхность льда при разных температурах. Исследователи начали с охлаждения льда внутри камеры микроскопа до -150°C, а затем использовали микроскоп для изучения его атомной структуры . Они могли видеть, что внутренний лед (известный как лед Ih) и лед на поверхности были разными. Лед Ih, как и ожидалось, был уложен в виде шестиугольников. Лед на поверхности, напротив, был лишь частично шестиугольным. Затем исследователи слегка повысили температуру в камере, что привело к еще большему беспорядку, поскольку различия в форме стали более выраженными. Затем команда создала симуляцию, показывающую, как такой беспорядок повлияет на поверхность в целом: она показала, что беспорядок распространяется по всей поверхности, придавая льду вид жидкости, который будет скользким, если наступить на него.

Спектральные доказательства существования спинонов Дирака в антиферромагнетике с решеткой кагоме

Новое исследование, опубликованное в недавнем выпуске журнала Nature Physics, проливает свет на долгожданное появление квазичастиц, родственных знаменитым частицам Дирака и подчиняющимся его релятивистскому уравнению. Предполагалось, что эти квазичастицы, известные как спиноны Дирака, существуют в новом квантовом состоянии, называемом состоянием квантовой спиновой жидкости. Предыдущие исследования намекали на потенциал материала YCu3-Br проявлять квантово-спиновое жидкое состояние. Чтобы обеспечить возможность наблюдения спинонов в YCu3, исследовательская группа преодолела множество проблем, собрав вместе около 5000 монокристаллов, что соответствует требованиям для проведения экспериментов с неупругим рассеянием нейтронов. Эксперимент показал конические структуры спинового континуума, напоминающие характерный конус Дирака.

Гигантское вращение Фарадея в атомно тонких полупроводниках

В недавнем исследовании немецкие и индийские физики показали, что ультратонкие двумерные материалы, такие как диселенид вольфрама, могут поворачивать поляризацию видимого света на несколько градусов на определенных длинах волн в небольших магнитных полях, подходящих для использования в чипах. Ученые из Мюнстерского университета (Германия) и Индийского института научного образования и исследований (IISER) в Пуне (Индия) опубликовали свои выводы в журнале Nature Communications. Чип компьютерного процессора содержит миллиарды переключающих элементов. Таким образом, работа немецко-индийской группы является шагом вперед в разработке миниатюрных оптических изоляторов из 2D-материалов, которые имеют толщину всего несколько атомных слоев и в сто тысяч раз тоньше человеческого волоса.