شکل جدیدی از اثر مگنتوالکتریک ( Magnetoelectric Effect ) توسط فیزیکدانان کشف شد و اثبات شد که بطور غیر عادی خصوصیات الکتریکی و مغناطیسی یک کریستال خاص با هم مرتبط هستند .
جزئیات خبر
این پدیده ( شکل جدیدی از اثر مگنتوالکتریک ) در دانشگاه TU وین کشف و توضیح داده شد . برق و مغناطیس با یکدیگر ارتباط تنگاتنگی دارند : خطوط برق یک میدان مغناطیسی تولید می‌کنند ؛ آهنرباهای چرخان در یک ژنراتور ، برق تولید می‌کنند . با این حال ، این پدیده بسیار پیچیده‌تر است ؛ به این صورت که خصوصیات الکتریکی و مغناطیسی برخی از مواد خاص نیز می‌توانند با یکدیگر ترکیب شوند . خصوصیات الکتریکی برخی از بلورها می‌تواند تحت تاثیر میدان‌های مغناطیسی قرار گیرد و بالعکس . در این حالت است که می‌توان از ” اثر مگنتوالکتریک ” سخن گفت و شکل جدیدی از اثر مگنتوالکتریک را درک کرد . این اثر نقش مهمی در فناوری دارد ؛ بعنوان مثال در انواع خاصی از حسگرها یا در جستجوی مفاهیم جدید ذخیره اطلاعات این اثر بسیار مفید است .
در این پژوهش یک ماده خاص مورد بررسی قرار گرفت که در نگاه اول ، هیچ اثر مگنتوالکتریکی از آن انتظار نمی‌رفت . اما اکنون آزمایش‌های دقیق نشان داده است که می‌توان این اثر را در این ماده مشاهده کرد ( این ماده کاملا متفاوت از حد معمول رفتار می‌کند ) . این اثر ( شکل جدیدی از اثر مگنتوالکتریک ) را می‌توان به روشی بسیار حساس کنترل کرد ؛ حتی تغییرات اندک در جهت میدان مغناطیسی نیز می‌تواند خصوصیات الکتریکی ماده را به حالت کاملا متفاوتی تغییر دهد .
کنترل ارتباط بین خصوصیات الکتریکی و مغناطیسی توسط تقارن بلور
پرفسور Andrei Pimenov از پژوهشکده فیزیک حالت جامد دانشگاه TU بیان کرد : ” اینکه خصوصیات الکتریکی و مغناطیسی یک کریستال به هم مرتبط باشد یا نه ، به تقارن درونی بلور بستگی دارد . اگر کریستال از تقارن بالایی برخوردار باشد ، بعنوان مثال ، اگر یک طرف کریستال دقیقا تصویر آینه طرف دیگر آن باشد ، بنابراین به دلایل نظری هیچ اثر مگنتوالکتریکی در آن وجود ندارد . “
کشف شکل جدیدی از اثر مگنتوالکتریک مربوط به کریستالی است که اکنون بطور دقیق مورد بررسی قرار گرفته است و اصطلاحا Langasite نامیده می‌شود و از لانتانیم ( گروهی از فلزات و آلیاژهای غیرآهنی )، گالیوم ، سیلیسیم و اکسیژن ، که با اتم‌های هولمیوم ( Holmium ) دوپ شده است ، ساخته شده است .
سخنان Andrei Pimenov درباره شکل جدیدی از اثر مگنتوالکتریک
Andrei Pimenov می‌گوید : ” ساختار کریستال این ماده بقدری متقارن است که در واقع هیچگونه اثر مگنتوالکتریکی در آن وجود ندارد . علاوه بر این میدان‌های مغناطیسی ضعیف نیز هیچ ارتباطی با خصوصیات الکتریکی کریستال ندارند . اما اگر قدرت میدان مغناطیسی را افزایش دهیم ، اتفاق قابل توجهی رخ می‌دهد : اتم‌های هولمیوم حالت کوانتومی خود را تغییر داده و یک لحظه مغناطیسی بوجود می‌آورند . شکل جدیدی از اثر مگنتوالکتریک ، تقارن داخلی بلور را بهم می‌ریزد ” . از نظر هندسی صرف ، این کریستال هنوز متقارن است ، اما باید مغناطیس اتم‌ها را نیز در نظر گرفت و این همان چیزی است که تقارن را از بین می‌برد . بنابراین قطبش ( Polarization ) الکتریکی کریستال را می‌توان با یک میدان مغناطیسی تغییر داد .
Pimenov ( خالق شکل جدیدی از اثر مگنتوالکتریک ) می‌گوید : ” قطبش زمانی رخ می‌دهد که بارهای مثبت و منفی موجود در کریستال نسبت به یکدیگر اندکی جابجا شوند . دستیابی به این امر با یک میدان الکتریکی آسان خواهد بود ؛ اما بدلیل اثر مگنتوالکتریک ، این امر با استفاده از یک میدان مغناطیسی نیز امکان پذیر است . “
این قدرت نیست بلکه جهت است
هرچه میدان مغناطیسی قوی‌تر باشد ، تاثیر آن بر قطبش الکتریکی نیز بیش‌تر است .
Andrei Pimenov : ” رابطه بین قطبش و قدرت میدان مغناطیسی تقریبا خطی است ، که هیچ چیز عادی نیست ” . با این حال آنچه قابل توجه است ، این است که رابطه بین قطبش و جهت میدان مغناطیسی بشدت غیر خطی است . اگر کمی جهت میدان مغناطیسی را تغییر دهید ، قطبش کاملا از بین می‌رود . این شکل جدیدی از اثر مگنتوالکتریک است که قبلا شناخته شده نبود . بنابراین یک چرخش کوچک ممکن است تعیین کند که آیا میدان مغناطیسی می‌تواند قطبش الکتریکی بلور را تغییر دهد یا خیر .
توسعه فناوری نوین ذخیره سازی اطلاعات در پی کشف شکل جدیدی از اثر مگنتوالکتریک
Andrei Pimenov : ” اثر مگنتوالکتریک نقش بسیار مهمی در کاربردهای مختلف فن آوری دارد . در مرحله بعدی ، ما سعی خواهیم کرد بجای تغییر خصوصیات الکتریکی با یک میدان مغناطیسی ، خصوصیات مغناطیسی را با یک میدان الکتریکی تغییر دهیم . “
در صورت موفقیت ، کشف شکل جدیدی از اثر مگنتوالکتریک راهی جدید و امیدوار کننده‌ای برای ذخیره داده‌ها در جامدات خواهد بود . Pimenov توضیح داد : ” امروزه در حافظه‌های مغناطیسی ( Magnetic memories ) مانند دیسک‌های سخت رایانه ، به میدان‌های مغناطیسی نیاز است . آن‌ها با سیم پیچ‌های مغناطیسی تولید می‌شوند که به انرژی و زمان نسبتا زیادی نیاز دارند . اگر راهی مستقیم برای تغییر خصوصیات مغناطیسی یک حافظه حالت جامد به یک میدان الکتریکی وجود داشته باشد ، این یک موفقیت بزرگ خواهد بود . “
خلاصه خبر کشف شکل جدیدی از اثر مگنتوالکتریک
کشف نوینی در اثر مگنتوالکتریک توسط گروهی از محققان دانشگاه TU وین انجام شد . این کشف جدید در ماده Langasite مورد بررسی قرار گرفت . آنچه که در این ماده شگفت آور بود این بود که بین خصوصیات الکتریکی و مکانیکی آن رابطه‌ای مشاهده شد .
منبع خبر : سایت scitechdaily.com
تاریخ انتشار خبر : ۱۱ آبان ماه ۱۳۹۹
کد خبر : ۱۵۴۵
