Natuurkundigen zijn erin geslaagd een nieuw magneto-elektrisch effect te ontdekken

Zoals u weet, hebben elektriciteit en magnetisme een vrij nauwe relatie. Werkende hoogspanningsleidingen vormen immers een elektromagnetisch veld en de in de generator draaiende magneten starten het proces van het opwekken van elektriciteit. Maar deze verbinding is veel gecompliceerder dan het op het eerste gezicht lijkt, omdat er in sommige materialen een elektrische en magnetische verbinding is.

De elektrische eigenschappen worden dus beïnvloed door magnetische velden en vice versa. In deze situatie spreken ze van het "magneto-elektrisch effect", dat bij sommige apparaten een uiterst belangrijke rol speelt.

Eerste experimenten met uniek materiaal

De onderzoeksgroep van de Technische Universiteit van Wenen deed onderzoek naar een materiaal waarvoor op het eerste gezicht het magneto-elektrische effect onmogelijk was.

Het zogenaamde langasiet, een kristal bestaande uit lanthaan, gallium, silicium en zuurstof, dat bovendien is gedoteerd met holmiumatomen, is grondig bestudeerd.

Tegelijkertijd toonden de uitgevoerde experimenten aan dat het magneto-elektrische effect ook in dit materiaal wordt waargenomen. Het werkt gewoon anders dan het gebruikelijke algoritme.

Het bleek dat zelfs een zeer kleine verandering in de richting van het magnetische veld de elektrische eigenschappen van het materiaal in de tegenovergestelde toestand kan veranderen.

Maar de hele addertje onder het gras is dat, volgens de theorie, dit materiaal geen magneto-elektrisch effect kan hebben, aangezien het langasite kristalrooster ideaal symmetrisch is.

Als referentie. De relatie tussen elektrische en magnetische eigenschappen hangt af van het feit of het kristal interne symmetrie heeft of niet. Dus als in een kristal van een stof de ene kant van het kristal een spiegelbeeld is van de andere kant, dan in zo'n materiaal, volgens theoretische berekeningen.

Maar zoals experimenten hebben aangetoond, als je de sterkte van het magnetische veld vergroot, gebeurt er iets ongewoons, en het zijn de holmiumatomen die hun initiële kwantumtoestand veranderen en een magnetische moment. Het is dit moment dat de ideale symmetrie van het kristal doorbreekt.

Natuurlijk is het beschouwde kristal vanuit het oogpunt van geometrie ook perfect symmetrisch gebleven, maar het is alleen nodig om rekening te houden met het magnetisme van atomen. Maar hij veranderde gewoon en brak daarmee de symmetrie.

Het blijkt dat de elektrische polarisatie van het kristal niet kan veranderen door de invloed van het magnetische veld, maar door het magneto-elektrische effect en het elektrische veld.

Maar daar hielden de unieke eigenschappen van het magneto-elektrische effect niet op. Het blijkt dat als de richting van het magnetische veld enigszins verandert, de polarisatie volledig kan worden omgekeerd.

Met andere woorden, het is voldoende om het magnetische veld een beetje te roteren om het mogelijk te maken de elektrische polarisatie van het kristal te veranderen.

Dit is een geheel nieuwe vorm van het magneto-elektrische effect, die nergens anders is waargenomen.

Wat zijn de vooruitzichten om te openen?

Elke ontdekking moet nuttig zijn. Wetenschappers zijn van plan om door te gaan met experimenten en te testen of een elektrisch veld elektrische eigenschappen kan veranderen. Als het nieuwe experiment slaagt, zal het mogelijk zijn om met het nieuwe principe een volledig nieuw type solid-state geheugen te implementeren.

Vond je het materiaal leuk? Dan liken, abonneren en schrijven we een reactie. Bedankt voor uw aandacht!