ทำนายเฟอร์โรแมกเนติกแบบต้านไคล

อัปเดต: 6 สิงหาคม 2023

ทำนายเฟอร์โรแมกเนติกแบบต้านไคลนักวิจัยจาก Skoltech, KTH Royal Institute of เทคโนโลยีและมหาวิทยาลัย Uppsala ได้ทำนายการมีอยู่ของแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกแบบต้านไครัล ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ไม่ซับซ้อนของผลึกแม่เหล็กบางชนิดที่เปิดประตูสู่ปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กใหม่ๆ ที่หลากหลาย

Chirality หรือความถนัดมือเป็นคุณสมบัติพื้นฐานที่สำคัญอย่างยิ่งของวัตถุในหลายสาขาของฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ เคมี และชีววิทยา วัตถุ chiral ไม่สามารถซ้อนทับบนภาพสะท้อนในกระจกได้ แต่อย่างใด

วัตถุ chiral ที่ง่ายที่สุดคือมือมนุษย์ดังนั้นคำนี้เอง สิ่งที่ตรงกันข้ามกับ chiral คือ achiral: วงกลมหรือสี่เหลี่ยมเป็นวัตถุ achiral ธรรมดา

Chirality สามารถนำไปใช้กับเอนทิตีที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น การแข่งขันกันภายในระบบแม่เหล็กสามารถนำไปสู่การปรากฏตัวของพื้นผิวแม่เหล็กเป็นระยะในโครงสร้างที่แตกต่างจากภาพสะท้อนในกระจก - นี้เรียกว่า chiral ferromagnetic การสั่งซื้อ

คริสตัล Chiral ได้รับการพิจารณาอย่างกว้างขวางว่าเป็นตัวเลือกที่มีแนวโน้มสำหรับการจัดเก็บข้อมูลแม่เหล็กและการรับรู้อุปกรณ์การประมวลผลเนื่องจากข้อมูลสามารถเข้ารหัสได้ผ่านพื้นผิวแม่เหล็กที่ไม่น่าสนใจ

Anastasia Pervishko นักวิทยาศาสตร์ด้านการวิจัยที่ Skoltech Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE) และเพื่อนร่วมงานของเธอใช้การวิเคราะห์แบบสมมาตรและการคำนวณเชิงตัวเลขเพื่อทำนายการมีอยู่ของแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกแบบต้านไคล ซึ่งเป็นการเรียงลำดับแบบเฟอร์โรแมกเนติกเมื่อทั้งสองประเภท chirality (ความถนัดมือ) มีอยู่พร้อมกันและสลับกันในอวกาศ

“ตรงกันข้ามกับพื้นผิว chiral และ achiral เราคาดการณ์ลำดับแม่เหล็กที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานในเฟอร์โรแมกเนต์ทรงจัตุรมุข เราใช้คำว่า 'antichirality' เพื่อเน้นการปรับทิศทางการสะกดจิตที่เกิดขึ้นเองโดยมีการสลับ chirality เชิงพื้นที่ระหว่างความถนัดขวาและมือซ้ายที่เกิดจากสมมาตรคริสตัล” Pervishko กล่าว

เธออธิบายว่า chirality ในพื้นผิวแม่เหล็กแบบคาบนี้จะสลับกันในอวกาศ ในขณะที่ค่าคงที่ของแรงบิดเฉลี่ยเป็นศูนย์ “เราสามารถนึกภาพว่าเป็นการปรับแบบแม่เหล็ก โดยที่บางส่วนมีลักษณะถนัดขวาและอีกส่วนหนึ่งมีความถนัดซ้าย ซึ่งแตกต่างอย่างมากจากพื้นผิว chiral แบบเดิมที่ยังคงความถนัดมือไว้ได้” Pervishko กล่าวเสริม

ทีมงานแสดงให้เห็นว่าการต้านแม่เหล็กของเฟอร์โรแมกเนติกสามารถสังเกตได้ในกลุ่มของผลึกซึ่งมีแร่ธาตุหลายชนิดเกิดขึ้นตามธรรมชาติ ในการทำเช่นนี้ พวกเขาได้ศึกษาการจัดลำดับแม่เหล็กในโครงสร้างที่มีความสมมาตรของผลึกทรงสี่เหลี่ยมจตุรัส และใช้การวิเคราะห์แบบไมโครแม่เหล็กเพื่อให้ได้มาซึ่งการเรียงลำดับแบบแอนตีไครัลแบบใหม่นี้

”ด้วยสถานะพื้นดินที่ไม่ธรรมดานี้ การจัดลำดับแม่เหล็กที่เสนออาจส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กมากมายรวมถึงโดเมนแม่เหล็กและ skyrmions ที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งแตกต่างจากพื้นผิว chiral โดยพื้นฐาน การค้นพบนี้กระตุ้นให้เกิดการสอบสวนเชิงทฤษฎีและเชิงทดลองเพิ่มเติมในวัสดุแม่เหล็กประเภทนี้” Anastasia Pervishko กล่าวสรุป