افزایش جریان برق در فلز غیر مغناطیس

   بینش های ریاضیات محض باعث کمک به فیزیک ماده می شود که می تواند در پیشرفت دستگاه ها و حسگرها مؤثر باشد. محققان اخیراً متوجه شده اند که اعمال آوردن یک میدان مغناطیسی به یک فلز غیر مغناطیس، باعث افزایش 70 درصدی رسانش الکتریکی می شود. این در حالی است که با توجه به قوانین فیزیکی چنین چیزی غیر قابل پیش بینی است.

   اعمال کردن یک میدان مغناطیسی به فلزات، توانایی آن ها در رسانش برق را تغییر می دهد. مقاومت افزایش یافته به دلیل میدان مغناطیسی – مقاومت مغناطیسی – در زمینه هایی مانند نوشتن اطلاعات در دیسک های سخت استفاده می شود. به خاطر پتانسیل کاربردی وسیع آن، فیزیک‌دانان دائماً در تلاش برای پیدا کردن مواد جدید با مقاومت مغناطیسی بیشتر هستند.

   معمولاً با قرار دادن فلزات غیر مغناطیس در معرض میدان مغناطیسی، مقاومت آن افزایش پیدا کرده و مقدار جریان برقی که از آن می تواند عبور کند، کاهش پیدا می کند. این در حالی است که هنگام اعمال آوردن میدان مغناطیسی به ترکیب PdCoO2 نتیجه ای برعکس مشاهده شد. مقاومت این ماده در اثر اعمال میدان کاهش یافت و متعاقب آن جریان برق افزایش یافت.

   این پدیده بسیار عجیب با قیاس توپولوژی تفسیر شده است. الکترون ها در بعضی از دسته بندی های مواد، دارای مشخصه های توپولوژیکی هستند که باعث کاهش مقاومت آن ها هنگام اعمال میدان مغناطیسی می شوند. در ابتدا تصور می شد که PdCoO2دارای این مشخصه ها نیست ولی با اعمال میدان مغناطیسی، این ماده هم رفتاری مشابه به علت ساختار بلوری، لایه ای و بسیار تمیز آن نشان داد.

   همچنین به طور مشابه، در ترکیبات PtCoO2 و Sr2RuO4 که ساختار لایه ای مشابه با PdCoO2 دارند، رفتاری مشابه مشاهده شد و مقاومت آن کاهش یافت.

   با توجه به چنین مشاهداتی می توان نتیجه گرفت این رفتار عجیب برای تمامی اکسیدها با ساختار لایه ای یکسان است. تحقیقات و پیشرفت های بیشتر در زمینه فلزات غیر مغناطیس طبقه ای با رسانش خوب، می تواند باعث ساخت دستگاه ها و حسگرها با مقاومت مغناطیسی بالا حتی هنگام اعمال میدان مغناطیسی ضعیف، شود.

اطلاعات تکميلي

  • منبع: http://arxiv.org/abs/1412.5168
  • حوزه کاربرد: افزایش رسانایی یک فلز غیر رسانا با اعمال یک میدان مغناطیسی