Библиотека по физике Библиотека по физике
Новости    Библиотека    Энциклопедия    Биографии    Ссылки    Карта сайта    О сайте


12.04.2013

Создан материал с рекордно низкой температурой Кюри

Что общего между температурой таяния льда и критической температурой сверхпроводников? Строго говоря, ничего. И тем не менее квантовый фазовый переход по своей загадочности весьма близок к фазовому переходу, при котором лёд превращается в жидкость. Часто совершенно неясно, почему и тот и другой происходят. И чтобы лучше понять, что есть квантовый фазовый переход, физики под руководством Мануэля Брандо (Manuel Brando) из Института химической физики твёрдых тел им. Макса Планка в Дрездене (ФРГ) создали материал, который при температурах, близких к критическим, сам «не знает», происходит ли в нём фазовый переход в магнитное состояние или нет.

Александр Степпке (слева) и Стефан Лаусберг сыграли ведущую роль в создании нового материала. (Здесь и ниже иллюстрации MPI for Chemical Physics of Solids)
Александр Степпке (слева) и Стефан Лаусберг сыграли ведущую роль в создании нового материала. (Здесь и ниже иллюстрации MPI for Chemical Physics of Solids)

В качестве подопытной «мыши», указывающей на то, прошёл ли материал состояние квантового фазового перехода, исследователи используют возникновение ферромагнитного состояния — сходного с тем, что можно наблюдать в обыкновенных магнитах.

Для железа переход от почти немагнитного (парамагнитного) состояния в ферромагнитное (как у привычного бытового магнита) происходит при 1 043 K (∼770 °С). Однако в новом материале — YbNi4P2 — точка такого фазового перехода (она же точка Кюри) расположена куда ниже — ниже, чем для всех ранее известных материалов. Она близка к абсолютному нулю.

Структура кристаллической решётки нового материала
Структура кристаллической решётки нового материала

За возникновение ферромагнетизма при этой температуре отвечают атомы иттербия в кристаллической решётке YbNi4P2. Они ведут себя подобно крохотным частицам магнита, способным вращаться. Их спины, ответственные за генерацию ферромагнетизма, «чувствуют» друг друга. В нормальных ферромагнитах такие спины выстроены в одном направлении, и именно их коллективная упорядоченность позволяет возникать ферромагнетизму. А в YbNi4P2 фазовый переход II рода проявляется при столь низкой температуре, что на процессы всё ещё влияет принцип неопределённости Гейзенберга. Именно он и делает новый материал уникальным.

Вообще говоря, при температурах, близких к абсолютному нулю, такой фазовый переход не должен возникать: ничего не должно двигаться, а спины электронов не должны меняться, позволяя веществу переключаться между парамагнитным и ферромагнитным состояниями. Однако из-за принципа неопределённости энергии электронов в данном материале не могут быть точно определены, а потому, вопреки низкой температуре, вроде бы запрещающей их движение, электроны всё ещё могут вращаться.

Таким образом, исследователи впервые наблюдали квантовую критическую точку между ферромагнитным и немагнитным состояниями в металле. Стандартные теории исключали возможность такого явления, а потому должны быть скорректированы. Исследования такого рода, полагают немецкие учёные, могут внести весомый вклад в разработку высокотемпературных сверхпроводников.

Подготовлено по материалам Института химической физики твёрдых тел имени Макса Планка в Дрездене.

Александр Березин


Источники:

  1. КОМПЬЮЛЕНТА




Пользовательского поиска




Физики превратили непроводящий полимер в полупроводник силой звука

Десять невозможных вещей, ставших возможными благодаря современной физике

Физики нашли возможную брешь в Стандартной модели

Ученые объяснили звуки метеоров

Теория эмерджентности: что такое реальность?

Ученые математически доказали недостижимость абсолютного нуля температуры

Четыре крупнейших ошибки в научной жизни Эйнштейна






© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://physiclib.ru/ 'PhysicLib.ru: Библиотека по физике'

Рейтинг@Mail.ru