Британские ученые создают магнитные системы преобразования тепла в движение

23.10.17 22:26

 Международная группа исследователей из различных институтов, включая Университет Глазго, университет Эксетера в Великобритании и  высшую техническую школу Цюриха и Пауля Шеррера в Швейцарии описали, как они создали магнитные системы, способные извлекать тепловую энергию на наноуровне, используя понятие шестерни, известной как трещотка, и превращение магнитной энергии в направленное вращение намагниченности. 

 

Тепловой храповик был реализован в материал, известный как искусственный спиновый лед, изготовлен из сборки крошечных nanomagnets Пермаллоя, железно–никелевого сплава. Индивидуальный nanomagnets всего 470 нм (или примерно в 200 раз меньше диаметра человеческого волоса) и 170 нанометров в ширину, с только один магнитный домен, то есть намагничивание может указать только в одном из двух направлений вдоль длинной оси магнита. После того, как намагничивающее образец, исследователи отметили, что намагниченность поворачивается только в одном из двух возможных направлений, без очевидных причин, почему одному из способов следует отдать предпочтение перед другими.

 

Себастьян Gliga, ведущий автор исследования и Мари Кюри научный сотрудник университета Глазго, вспоминает: “Мы были удивлены, увидев, что геометрия взаимодействия может быть направлена на достижение активного материала, который демонстрирует динамической хиральности и, следовательно, действует как храповик”. Хиральность означает, что объект выглядит иначе, чем его отражение в зеркале, как наши левая и правая руки. Хиральность может также происходить в движении: наиболее известным примером является кельтский камень, в форме лодки сверху, он предпочитает вращаться в одном направлении".

 

Профессор Роберт марок из Университета Манитобы (ранее Университет Глазго) отмечает:  “Мы подозревали с самого начала, что границы сильно повлияет на магнитное упорядочение и динамику”.

 

Механизм, приводящий к наблюдаемым поведением не был очевиден.  По словам профессора Джино Hrkac, второй автор доклада, из Университета Эксетера и научного сотрудника Королевского общества: “мы пытались понять в течение некоторого времени, как эта система работала, прежде чем мы поняли, что края создают асимметричный энергетический потенциал.” Эта асимметрия выражается в распределении магнитного поля на границах массива nanomagnet и вызывает намагничивание, чтобы повернуть в нужном направлении".

 

Для изображения эволюции магнитного состояния системы, ученые использовали рентгеновские лучи  так называемого магнитного эффекта, двуцветные. Измерения проводились на синхротронном  СЛС источнике света в Институте Пауля Шеррера в Швейцарии и на передовом источник света в национальной лаборатории Лоуренс Беркли в США.

 

Эти результаты устанавливают неожиданный маршрут для преобразования магнитной энергии в направленное движение намагниченности. Наступает эффект а теперь нашли в двумерных магнитных структур с обещанием, что она будет иметь практическое применение в наноразмерных устройствах, таких как магнитные наномоторы, приводы или датчики. Действительно, ведь сохраняется угловой момент и спин-это типа момента импульса, изменение магнитного момента системы может в принципе вызвать физическое вращение системы (через Эйнштейна–де Гааза эффект). Оно может также найти применение в магнитной памяти, где биты могут быть сохранены посредством локального отопления с помощью лазерных импульсов.

 

Все результаты опубликованы в статье, озаглавленной ‘Динамическая хиральность в термически управляемом искусственном вращение трещотки’, 

Работа финансировалась Европейским Союзом исследований и инноваций Горизонт 2020 программа, инженерных и физических наук исследовательский Совет (совет), Венской науки и техники фонда и Королевского общества.

 

Читайте также: