三维磁性涡环结构首次在实验室中被观察到

磁体是我们在生活中就能够接触到的一种物质,最常见的应该就是磁铁,相信大家都见过,宏观的磁体大家都知道,可能会被制成各种形状,比如冰箱贴。但是对于微观状态下的磁体,可能很多物理性质就超过我们的认知了。在最近的研究中,科学家在磁体中观测到纳米结构的三维磁性涡环结构,今天𬭶科技就来为大家介绍下这项新发现。

磁性微柱内的重构涡流环。
磁性微柱内的重构涡流环。

来自Paul Scherrer研究所PSI,苏黎世联邦理工学院,剑桥大学,顿涅茨克物理与工程研究所和莫斯科数字数学研究所RAS组成的国际科学家团队报告中指出,科学家在一个钆钴磁体的微小支柱的内部发现了一个意外的磁性结构。这种结构呈现一种漩涡外观,其中的纹理非常漂亮。

这种磁性涡环结构的形成,是因为磁体内部磁化分布造成的,而且对于微米或纳米级别的结构,观察是非常困难的,之前只能够看到磁体的表面下方的浅层结构,所以一直并没有发现这种三维磁性涡环结构。但是在2017年的时候,PSI和苏黎世联邦理工学院的研究人员使用了一种创新的X射线方法用于块状磁体的纳米断层照相技术。这项新技术的投入使用就使得发现三维结构创造了条件。

利用这项新技术,科学家在钆钴磁体样品中观察到了很多领人惊叹的复杂磁性结构,其中就包括了三维涡环结构(有点类似于水池放水时候水流漩涡的旋转结构),除了这种常规的涡环结构外,还发现了与之对应的拓扑结构,也就是反涡旋结构。

磁性微柱内的重构涡流环。
磁性微柱内的重构涡流环。

除了这些涡环结构外,科学家还发现了涡旋和反涡旋组成的磁性回路——磁涡流环,这些复杂的结构有点类似于游泳圈或者甜甜圈那样的结构。在二十年前科学家也预测了这种磁涡流环结构存在,但是当时预测这是一种无法稳定存在的结构,属于瞬态现象,但是现在观察到的结果是发现这是一种非常稳定的结构。

磁涡流环的稳定性具有重要的实际意义,首先,它们可能会穿过磁性材料,就如同吐出的烟圈会通过空气稳定地移动,或者海豚在水中吐出的气泡圈会穿过水。学习如何在磁体的体积内控制磁涡流环的运动,可以打开一些有趣的应用前景。

这些新结构的物理性质也引起了人们的兴趣,因为磁涡流环的形状可能不像烟雾和气泡那样。该团队已经观察到了一些独特的属性,并且展望未来,他们的进一步探索有望带来更多但更具磁性的美感。

微信扫码关注公众号获取最新消息

原创文章,作者:好汉科普网,如若转载,请联系我们:thinkou@126.com 并注明出处:https://www.108hei.com/archives/2354

微信公众号