物理学家发现奇怪的新磁电效应

以非常不寻常的方式，特定晶体的电气和磁性在一起连接 - 在Tu Wien（维也纳）发现并解释了该现象。

电力和磁力密切相关：电力线产生磁场，在发电机中旋转磁体产生电力。然而，现象是更复杂的：某些材料的电和磁性也彼此连接。一些晶体的电性能可能受到磁场的影响 - 反之亦然。在这种情况下，有一个谈到“磁电效应”。它起着重要的技术角色，例如在某些类型的传感器中或搜索数据存储的新概念。

研究了一种特殊的材料，首先是乍一看，全部预期磁电效应。但是，仔细的实验​​现在表明，可以在这种材料中观察到效果，它只能与通常完全不同地工作。它可以以高度敏感的方式控制：磁场方向的甚至小的变化也可以将材料的电性能切换到完全不同的状态。

对称控制耦合

“晶体的电气和磁性是否耦合或不依赖于晶体的内部对称性，”Tu Wien的固态物理研究所教授。“如果晶体具有高度对称性，例如，如果晶体的一侧正好是另一侧的镜像，那么出于理论原因，可以没有磁电效应。”

Lukas Weymann在Tu Wien的实验室里。

这适用于现在已经详细检查的晶体 - 掺杂有钬原子的镧，镓，硅和氧气制成的所谓的兰伐钛矿。“晶体结构如此称称，它实际上应该不允许任何磁电效应。在弱磁场的情况下，实际上没有任何耦合晶体的电气性质，“Andrei Pimenov说。“但如果我们增加磁场的力量，就会发生显着的事情：钬原子改变它们的量子状态并获得磁矩。这破坏了晶体的内部对称性。“

从纯粹的几何角度来看，晶体仍然对称，但也必须考虑原子的磁性，这是断裂对称性的原因。因此，可以用磁场改变晶体的电极化。“偏振是当晶体中的正极和负电荷相对于彼此移位时，”Pimenov解释道。“这将易于实现电场 - 但由于磁电效应，这也可以使用磁场。”

这不是力量，这是方向

磁场越强，对电极极化的影响越强。“偏振与磁场强度之间的关系近似是线性的，这是没有罕见的，”Andrei Pimenov说。“然而，有什么显着的是，偏振之间的关系和磁场的方向是强烈的非线性的。如果更换磁场的方向一点点，则极化可以完全提示。这是一种新形式的磁电效应，之前未知。“因此，小旋转可以决定磁场是否可以改变晶体的电极。

新存储技术的可能性

“磁电效应将在各种技术应用中发挥越来越重要的作用，”Andrei Pimenov说。“在下一步中，我们将尝试用电场改变磁性，而不是用磁场改变电性能。原则上，这应该以完全相同的方式。“

如果这成功，它将是将数据存储在实体中的有希望的新方法。“在诸如计算机硬盘之类的磁存储器中，今天需要磁场，”Pimenov解释说。“它们是用磁线圈产生的，这需要相对大量的能量和时间。如果有一种直接的方式可以用电场切换固态存储器的磁性，这将是一个突破性。“

参考：卢克斯韦曼，洛伦茨·卑尔根，托马斯·凯恩，安娜佩森夫，亚历山大·舒瓦夫，埃文克·斯库尔，博士·斯坦普尔，博士·米尔，Astem M.Kuzmenko，vsevolod yu，vsevolod yu，vsevolod yu。Ivanov，Nadezhda V. Kostyuchenko，Alexander I. Popov，Anatoly K. Zvezdin，Andrei Pimenov，亚历山大A. Mukhin和Maxim Mostovoy，2020年9月7日，NPJ量子材料.DOI：
10.1038 / s41535-020-00263-9.