Sfrustrowane układy magnetyczne, takie jak lód wirowy, mają stan podstawowy, w którym każdy obrót ma mniej energii. To niezadowolenie można dostrzec po konfiguracjach momentu magnetycznego na wierzchołkach układu magnetycznego w geometrii sztucznego lodu wirowego znanego jako lód Santa Fe. Topologia systemu może ograniczać kinetykę ergodyczną, która ma kluczowe znaczenie dla termodynamiki równowagi.
Wieloinstytucjonalny zespół badający fizykę zachowań zbiorowych stworzył i zmierzył macierz modelu nanomagnetycznego z zachowaniem, które najlepiej można opisać jako serię oscylujących strun. Wątki, złożone z połączonych, wysokoenergetycznych punktów w sieci, mogą się rozszerzać i kurczyć, ale mogą też ponownie się łączyć. Wątki mogą łączyć się tylko z określonymi punktami końcowymi i muszą łączyć się z nimi w określony sposób.
Te ograniczenia zachowania strun wyjaśniają to, co fizycy nazywają zachowaniem topologicznym, które jest związane z różnymi tematami, od kształtu pączka po sposób poruszania się elektronów w niektórych najnowocześniejszych półprzewodnikach.
Cristiano Nisoli jest badaczem w Los Alamos National Laboratory PowiedziałI Fizyka topologiczna wzbudziła ostatnio duże zainteresowanie, głównie w dziedzinie kwantowej. Pokazaliśmy już wiele razy, teoretycznie i eksperymentalnie, że cechy, które wcześniej uważano za kwantowe, można odtworzyć za pomocą klasycznych oddziałujących systemów nanomagnesów”.
Według współautora Yale, profesora fizyki stosowanej Petera Schaefera, powiedział: „Ten system jest przykładem, w którym cechy oparte na topologii pojawiają się w czysto klasycznym systemie materii – co ułatwia ich badanie i charakteryzację”.
Praca jest częścią trwającego partnerstwa między Schaeferem a eksperymentalnymi pracami jego zespołu w Yale i grupy Nisoli w Departamencie Teoretycznym Los Alamos. Począwszy od 2006 roku, obaj wprowadzili koncepcję formacji „sztucznego lodu wirowego” składających się z magnetycznych nano-wysp oddziałujących od dołu do góry.
Powiedział, „Na początku skupialiśmy się na prostych geometriach i wzorach, czasami naśladując istniejące naturalne materiały, ale od samego początku pomysł był bardziej ambitny: zamiast znajdować dziwne lub użyteczne zjawiska w naturalnych materiałach, staraliśmy się wytworzyć sztuczne zjawiska, w których nowe zjawiska można je modelować i weryfikować w wysoce kontrolowany sposób, być może biorąc pod uwagę przyszłe funkcje, takie jak przechowywanie pamięci lub obliczenia”.
Zespoły opracowały geometrię Santa Fe Ice, inspirowaną kształtami ceglanej podłogi w Santa Fe w Nowym Meksyku. Naukowcy zaobserwowali, że struny łączą się i ponownie łączą w wysokich temperaturach, przełączając system między topologicznie unikalnymi strukturami.
Badacz powiedział: „Ciekawym faktem na temat lodu Santa Fe jest to, że chociaż składa się z wiązki binarnych magnesów, można go również opisać jako wiązkę ciągłych strun”.
Autorzy wcześniej stworzyli spinnery Santa Fe i wykazali istnienie i zachowanie tych ścięgien. Badali, w jaki sposób ścięgna przemieszczają się w niniejszej pracy. Korzystając z fotoemisyjnej mikroskopii elektronowej przeprowadzonej w Berkeley, Schaefer z Yale University powiedział: „Skutecznie zapewnia filmy nanomagnesów w przestrzeni i czasie, dzięki czemu możemy obserwować, jak automatycznie zmieniają swoje bieguny północne i południowe. Nanowyspy są tak cienkie, zaledwie kilka nanometrów, że odwracają bieguny, gdy są w skończonej temperaturze, w zjawisku znanym jako superparamagnetyzm”.
Tak, jak powiedział. „Dzięki pomiarom, które byliśmy w stanie wykonać, byliśmy w stanie obserwować, jak te struny w nanoskali przechodzą przez swoje ruchy i powodują nieoczekiwaną zmianę w zachowaniu”.
Jednak ruch ścięgien był ograniczony do prostych zmian długości i kształtu w określonej temperaturze. Ten artykuł pokazuje dynamiczne skrzyżowanie: poniżej pewnej temperatury topologicznie nietrywialne ruchy są tłumione, pozostawiając tylko topologicznie trywialne ruchy (oscylacja, rozciąganie, kurczenie).
Shafer powiedział, „Ten poziom wglądu jest niezwykły dla każdego systemu i przygotowuje grunt pod inne badania topologiczne w przyszłości”.
Odniesienie do czasopisma:
- Zhang, X., Fitez, G., Subzwari, Włochy. Topologiczny przesłuch kinetyczny w układzie nanomagnetycznym. Nauki. 10.1126/sciences.add6575

Andrzej Stasiuk jest współpracownikiem serwisu Przecław News, gdzie zajmuje się tematyką wiadomości, polityki, biznesu, technologii, sportu, rozrywki i stylu życia. Skupia się na jasnym i rzetelnym przekazywaniu informacji, relacjonowaniu bieżących wydarzeń oraz prezentowaniu historii i tematów, które mają znaczenie dla współczesnych czytelników.

Więcej artykułów
Anthropic ogranicza kopiowanie gier przez Claude. Nowe zabezpieczenia utrudniają także pracę legalnym deweloperom
Google ogranicza darmowy dostęp do Gemini. Najbardziej zaawansowane modele trafią za paywall
„To wygląda jak nowy Wiedźmin” – gracze zachwyceni gameplayem z The Blood of Dawnwalker