365bet体育在线:光可以磁化非磁性金属

 tianxiadiyi   2019-07-30 19:45   74 人阅读  0 条评论
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来自新加坡南洋理工大学(NTU新加坡)和丹麦哥本哈根的Niels Bohr研究所的物理学家设计了一种利用激光将非磁性金属转变为磁铁的方法。 磁铁及其磁场通常由循环电流产生,如在日常电磁线圈中发现的那样。这些线圈的“旋向性” - 无论是顺时针还是逆时针缠绕 - 决定了产生磁场的方向。 科学家们认为,当非磁性金属圆盘被线性偏振光照射时 - 不具有自身任何手性的光 - 循环电流和磁性可以自发地出现在圆盘中。 该方法原则上可以使用激光“按需”将有色金属转变为磁体。 来自NTU物理和数学科学学院的助理教授Justin Song和来自Niels Bohr研究所的Mark Rudner副教授的新理论于本月早些时候在科学杂志“ 自然物理学 ”上发表。 在制定他们的建议时,科学家们开发了一种思考光与物质相互作用的新方法。他们结合使用铅笔纸计算和数值模拟来设计它。 宋教授说,他们的计划是一个例子,说明如何利用新的强光物质相互作用来“按需”创造物质属性。如果通过实验实现,这将在一系列高质量等离子体材料(如石墨烯)中开辟出各种各样的潜在应用。 利用等离子体场 许多材料的性质通常被认为是固定的,由其在纳米尺度下的原子排列决定。例如,材料中原子的配置决定了它是否容易导电或具有绝缘/非导电行为。 Song和Rudner想要探索等离子体 - 金属中电荷的局部振荡 - 以及它们产生的强烈振荡电场如何用于改变材料特性。 就像光由光子组成一样,等离子体振荡由等离子体激元组成,这是一种准粒子。等离子体倾向于振荡并沿与驱动它的场相同的方向移动(例如,光场的偏振方向)。 然而,科学家发现,当光照足够强时,非磁性金属盘中的等离子体可以左旋或右旋自发旋转,即使在线性偏振光的驱动下也是如此。 “这是材料内在属性被改变的标志,”宋教授说。“我们发现当等离子体的强内部场改变材料的电子能带结构时,它也会改变等离子体,建立一个反馈环,使等离子体能够自发地表现出手性。” 等离子体的这种手性运动产生磁化,然后使它们的方案的非磁性金属盘磁化。 科学家们说,他们的理论分析中的关键观察是强烈的等离子体振荡电场可以改变金属中电子的动力学。 Rudner副教授说:“从材料中的电子角度来看,电场是一个电场:无论这个振荡场是由材料本身内的等离子体还是激光照射在材料上产生的,都无关紧要。材料。” Song和Rudner利用这种见解从理论上证明了当等离子体内部场的反馈可能引发系统中自发磁化的不稳定时的条件。该团队希望这种理论方法可以在一系列高质量的等离子体材料中实现,例如石墨烯。 紧急行为 使用光来改变材料特性的概念最近引起了很多科学关注。然而,许多公开的实例使得具有在光照射中存在的性质的材料(例如,通过用圆偏振光照射材料,材料可以获得手性或手性)或定量地增强已经存在于其中的性质。材料。 他们说,与这些方法相比,宋和鲁德纳的研究已经走得更远了。 “我们发现,等离子体可以获得一种'独立的生命'或'出现'的新特性,这些特性在载有等离子体的金属或驱动它的光场中都不存在,”宋教授补充道。等离子体的行为是突然出现的,它破坏了光场和金属的内在对称性。 当许多粒子彼此相互作用以集体行动时,出现整体行为超过其各部分总和的紧急行为。它负责一系列有用的物质相,例如通常由温度控制的铁磁体和超导体。该团队的研究将这一想法扩展到等离子体,并提出如何通过光照射来控制它。 “在更深层次上,有许多基本问题需要探讨我们预测的非平衡自发对称性破裂(”出现“)的性质,”Rudner副教授说。 宋教授同意说:“也许我们工作中最有意义的回归信息是,它表明集体模式可以展现出不同的新阶段。如果等离子体磁学是可能的,集体模式的其他阶段还有待等待发现吗?”。由365bet体育在线编辑报道
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