Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Ustoppelig magnetoresistanse

Anonim

Mazhar Ali, en femteårig kandidatstudent i laboratoriet til Bob Cava, Russell Wellman Moore professor i kjemi ved Princeton University, har brukt sin akademiske karriere til å oppdage nye superledere, materialer ettertraktet for deres evne til å la elektroner strømme uten motstand. Mens han testet sin siste kandidat, den semimetale wolframdetelluriden (WTe2), la han merke til et merkelig resultat.

annonse


Ali brukte et magnetfelt til en prøve av WTe2, en måte å drepe superledningsevne hvis den var til stede, og så at dens motstand doblet. Intrigued jobbet Ali med Jun Xiong, en student i laboratoriet av Nai Phuan Ong, Eugene Higgins professor i fysikk ved Princeton, for å måle materialets magnetoresistens, som er endringen i motstand som et materiale blir utsatt for sterkere magnetiske felt .

"Han la merke til at magnetoresistensen fortsatte å gå opp og opp og opp - det skjer aldri." sa Cava. Forskerne eksponerte deretter WTe2 til et magnetisk felt på 60 tesla, nær det sterkeste magnetfeltet mennesket kan skape, og observert en magnetoresistanse på 13 millioner prosent. Materialets magnetoresistanse viste ubegrenset vekst, noe som gjør det til det eneste kjente materialet uten et metningspunkt. Resultatene ble publisert 14. september i tidsskriftet Nature .

Elektronisk informasjonslagring er avhengig av bruk av magnetfelt for å veksle mellom forskjellige resistivitetsverdier som korrelerer til enten en eller en null. Jo større magnetoresistensen, jo mindre magnetfeltet måtte bytte fra en stat til en annen, sa Ali. Dagens enheter bruker lagdelte materialer med såkalt "gigantisk magnetoresistance", med endringer i motstand på 20.000 til 30.000 prosent når et magnetfelt påføres. "Colossal magnetoresistance" er nær 100.000 prosent, så for en magnetoresistanceprosent i millioner, håpet forskerne å samle et nytt begrep.

Deres opprinnelige valg var "latterlig" magnetoresistance, som ble inspirert av "latterlig hastighet", den fiktive formen for rask reise som ble brukt i komedien "Spaceballs". De inkluderte selv en bekreftelse til regissør Mel Brooks. Etter at andre laboratoriemedlemmer vetoet "latterlig", betraktet forskerne "titanisk" før Nature redaktører i siste instans styrte dem mot begrepet "stor magnetoresistance".

Terminologi til side forblir faktum at magnetoresistensverdiene var ekstraordinært høye, et fenomen som kan forstås gjennom strukturen av WTe2. For å se på strukturen med et elektronmikroskop, henviste forskergruppen til Jing Tao, en forsker ved Brookhaven National Laboratory.

"Jing er en flott mikroskopiker. De har unike muligheter ved Brookhaven, " sa Cava. "En er at de kan måle diffraksjon på 10 Kelvin (-441 ° F). Ikke for mange mennesker på Jorden kan gjøre det, men Jing kan."

Elektronmikroskopi-eksperimenter viste tilstedeværelsen av wolframdimerer, parrede wolframatomer, arrangert i kjeder som var ansvarlige for nøkkelforvrengningen fra den klassiske oktaediske strukturtypen. Forskningsgruppen foreslo at WTe2 skylder sin mangel på metning til den nesten perfekte balansen mellom elektroner og elektronhull, som er tomme dokker for å reise elektroner. På grunn av sin struktur, viser WTe2 bare magnetoresistens når magnetfeltet påføres i en bestemt retning. Dette kan være svært nyttig i skannere, hvor flere WTe2-enheter kunne brukes til å oppdage plasseringen av magnetfelt, sa Ali.

"Bortsett fra å lage enheter fra WTe2, er spørsmålet om å spørre deg selv som en forsker: Hvordan kan det være perfekt balansert, er det noe dypere, " sa Cava.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Princeton University . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Mazhar N. Ali, Jun Xiong, Steven Flynn, Jing Tao, Quinn D. Gibson, Leslie M. Schoop, Tian Liang, Neel Haldolaarachchige, Max Hirschberger, NP Ong, RJ Cava. Stor, ikke-mettende magnetoresistanse i WTe2 . Nature, 2014; 514 (7521): 205 DOI: 10, 1038 / nature13763