15.11.2021, 18:00
Группа исследователей изучила микроскопические массивы наномагнитов, представляющие собой первую в мире экспериментальную демонстрацию классической теоретической модели Изинга.
Лавина — это не только про снег с горы. Физики показали, что в магнитных наноматериалах намагниченность ведет себя лавинообразно
Почему это важно? Аккуратно разработанные вариации этой хорошо контролируемой микроскопической системы могут помочь исследователям понять и предсказать гораздо более сложные явления в реальном мире, например, электрические пробои в цепях.
Как проводилось исследование? Ученые создали массив наномагнитов, размер которых составляет несколько миллионных долей сантиметра. Эти наномагниты взаимодействуют друг с другом так же, как два обычных магнита, украшающих ваш холодильник, при попытке сблизить их. Изначально в чередующихся рядах наномагнитов половина направлена северным полюсом вверх, а другая половина — северным полюсом вниз.
Используя большой электромагнит, команда приложила магнитное поле к массиву, в результате чего часть наномагнитов поменяла свои полюса и выровнялась в другом направлении. Чтобы обнаружить изменения, учёные использовали магнитно-силовой микроскоп, оснащенный очень маленькой магнитной иглой, которая либо притягивается вниз к магниту, либо отталкивается от него в зависимости от того, каким полюсом вверх он направлен.
Результаты. Из своего исследования ученые сделали вывод, что полюса магнитов переворачиваются вдоль рядов массивов целыми группами, причем каждое микроскопическое переворачивание приводит к переворачиванию полюсов у целой группы магнитов — выглядит это как лавина.
Авторы исследования поясняют: «Когда один магнит переворачивается, это придает дополнительный импульс другим. Мы измеряем распределение перевернувшихся кластеров. Сколько маленьких? Сколько больших?»
Полученное распределение кластеров учёные сравнили с теоретической моделью Изинга и теория с практикой очень хорошо сошлись. Это первый эксперимент, точно отражающий одномерную модель Изинга в случайном поле. Для физиков эта модель очень важна, так как она описывает на больших масштабах поведение факторов, которые могут находиться в одном из двух состояний — в данном случае, направление намагниченности, которое может быть направлено либо вверх, либо вниз.
Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.
