Физики с помощью лазера обнаружили гибридную частицу с удивительно прочной связью
Лазеры в науке 14.01.2022 Комментарии к записи Физики с помощью лазера обнаружили гибридную частицу с удивительно прочной связью отключеныПары частиц иногда справляются с задачами, которые не под силу одиночкам. Так, два электрона, объединенные в кулоновскую пару, проходят сквозь материал без трения, придавая ему сверхпроводящие свойства. Физики MIT обнаружили другой вид гибридных частиц в двухмерном магнитном материале, состоящих из электрона и фонона. Измерив силу между ними, они установили, что их связь в десять раз сильнее, чем у любого другого электрон-фононного гибрида, известного науке.
Современная физика конденсированного вещества занята, в частности, поиском взаимодействий в материи в наномасштабе. Такие взаимодействия между атомами, электронами и другими субатомными частицами могут привести к поразительным открытиям. В 2018 году группа корейских ученых обнаружила неожиданные взаимодействия в синтезированных листах трисульфида никеля-фосфора (NiPS3), двухмерного материала, который становился антиферромагнитным при очень низких температурах примерно в 150 градусов Кельвина (-123 по Цельсию). Его микроструктура напоминает соты, соседние атомы которых — в отличие от ферромагнетиков — вращаются в противоположном направлении.
Исследуя этот материал, ученые поняли, что при охлаждении ниже антиферромагнитного перехода экзотическое возбуждение становится видимым, но его природа оставалась не ясной, рассказывает MIT News.
Команда физиков из MIT взялась за эту задачу. С помощью лазера, излучающего импульсы длительностью 15 фемтосекунд, они смогли «заснять» взаимодействия частиц в NiPS3. Они измерили точное количество света, отраженного от образца, и установили наличие гибридной частицы. Это происходит, когда образец охлаждают до 150 К, то есть при достижении антиферромагнетизма.
Дальнейший анализ и моделирование показали, что сила, соединяющая электрон и фонон, примерно в десять раз больше, чем у других известных электрон-фононных гибридов.
Меняя свойства одной из частиц гибрида, можно было бы получить новые типы магнитных полупроводников для более быстрой, экономичной электроники меньшего размера.
