Ученые подсмотрели увлечение магнонов

В журнале Nature Materials недавно была опубликована статья, в которой испанские исследователи сообщают о наблюдении увлечения магнонов – эффекта, который был предсказан более 50 лет назад, однако наблюдать его всегда мешал "обычный" термоэлектрический эффект.

Когда электроны перемещаются по твердому телу, они из-за электрического взаимодействия вызывают возмущения в кристаллической решетке, что создает в ней подобие волны - фонон. И, наоборот, волны в кристаллической решетке могут влиять на движение электронов (наподобие того, как серферы используют энергию волны, чтобы скользить по воде). Если существует разность температур, то количество фононов, распространяющихся вдоль и против градиента, различно, и в итоге на разных концах тела получается различное количество электронов - то есть электрический заряд, который уже можно использовать. Это одна из основных составляющих термоэлектрического эффекта (или эффекта Зеебека).

Вскоре после открытия электрон-фононного увлечения было предсказано существование его побратима: магнонного увлечения. В магнитных материалах спины элементов кристаллической решетки ориентированы не хаотично, а некоторым образом организованно. Так, в ферромагнетиках спины почти параллельны друг другу. Возмущение в ориентации спинов тоже распространяется подобно волне, квант которой называется магноном. Магноны должны влиять на движение электронов, поэтому должен существовать аналог фононного эффекта, только на основе магнонов.

Наблюдать магнонное увлечение оказалось на порядки труднее и до сих пор существовало лишь несколько непрямых свидетельств магнонного увлечения. Причина тому - большой вклад в движение электронов фононного увлечения, которое заслонят менее выраженный эффект взаимодействия со спинами.

"Разделить" двух этих братьев удалось группе ученых, возглавляемой профессором Серджио Валенцуэла. Они создали образец с уникальной геометрией. Большое количество ферромагнитных проводов были расположены на горячих и холодных поверхностях и объединены по теплопередаче параллельно, а электрически - последовательно. Управляя относительной ориентацией намагниченности в парах проводов, исследователи смогли изучать магнонное увлечение отдельно от фононного.

Работа эта весьма востребована не только физиками, но и инженерами. Термоэлектрический эффект является одним из кандидатов на роль охладителя структур наномасштаба в области спиновой электроники (спинтроники).

Читайте на CNews
Исследуем экзопланеты: как могут жить чужие?
Кремний не сдается: взят световолновой барьер
Органы научились выращивать в магнитном поле