به نقل از نیو اطلس، دانشمندان موسسه ETH زوریخ سوئیس نوع جدیدی از مغناطیس را کشف کرده‌اند. آزمایش‌ها نشان خواهند داد که ماده‌ای که به شکل مصنوعی تشکیل می‌بشود از طریق مکانیزمی که قبلاً دیده نشده می بود، مغناطیسی می‌بشود.

رایج‌ترین شکل مغناطیسی شناخته شده، یعنی همان نوعی که شکلک‌ها را به یخچال شما می‌چسباند، چیزی است که فِرومغناطیس نامیده می‌بشود که وقتی به وجود می‌آید که چرخش همه الکترون‌ها در یک ماده در یک جهت باشد.

فرومغناطیس(Ferromagnetism) به اتفاق‌ی تشکیل گشتاور مغناطیسی موازی در تاثییر برهم‌کنش تبادلی در دماهای پایین‌تر از نقطه بحرانی حرف های می‌بشود. موادی که این خاصیت را داشته باشند، فرومگنت نامیده خواهد شد. این مواد می‌توانند در نبوده است میدان خارجی، مغناطش خودبخودی(Ms) غیر صفر داشته باشند. این مقدار در دمای صفر مطلق به بیشترین مقدار خود رسیده و در دمای کوری به صفر می‌رسد.

فرومغناطیسی مکانیسمی اساسی است که توسط آن مواد خاص همانند آهن، آهن‌ربای دائمی خواهد شد یا به آهن‌ربا جذب خواهد شد. در فیزیک، چندین نوع گوناگون از خاصیت مغناطیسی وجود دارد. فرومغناطیس نیرومندترین نوع و تنها نوعی است که به قدر کافی قوی است تا حس بشود و علتپدیده‌های مغناطیسی در زندگی روزمره بشود.

همه آهن‌رباهای دائمی موادی می باشند که می‌توانند توسط یک میدان مغناطیسی خارجی مغناطیسی شوند و سپس از حذف میدان مغناطیسی خارجی، آهن‌ربا باقی بمانند. آنها همه انها فرومغناطیس سخت می باشند، به طوری که مواد دیگر به آنها جذب خواهد شد.

اما اشکال فرد دیگر همانند پارامغناطیس نیز وجود دارد که نسخه ضعیف‌تری می باشند و این وقتی اتفاق می‌افتد که الکترون‌ها در جهت‌های اتفاقی قرار می‌گیرند.

دانشمندان سوئیسی در این مطالعه تازه، شکل جدیدی از مغناطیس را کشف کردند. پژوهشگران در حال بازدید خواص مغناطیسی مواد موآر(moiré) بودند که مواد آزمایشی می باشند که از روی هم قرار دادن ورقه‌های دو بعدی مولیبدن دیزلنید و تنگستن دی‌سولفید ساخته شده‌اند. این مواد دارای ساختار شبکه‌ای می باشند که می‌تواند حاوی الکترون باشد.

موآر به منسوجاتی با ظاهر موج‌دار حرف های می‌بشود که عمدتا از ابریشم، پشم، پنبه و ابریشم مصنوعی تشکیل می‌بشود.

دانشمندان برای این که بفهمند این مواد موآر دارای چه نوع خاصیت مغناطیسی می باشند، ابتدا با اعمال جریان الکتریکی و افزایش مدام ولتاژ، الکترون‌ها را درون آنها ریختند. سپس برای اندازه‌گیری مغناطیس آن، لیزری را به ماده تاباندند و اندازه‌گیری کردند که چه مقدار از آن نور برای قطبش‌های گوناگون بازتاب می‌بشود که می‌تواند نشان دهد که اسپین‌های الکترون در یک جهت(نشان دهنده فرومغناطیس) یا جهت‌های اتفاقی(برای پارامغناطیس) می باشند.

در ابتدا این ماده دارای حالت پارامغناطیس می بود، اما هنگامی گروه الکترون‌های بیشتری را به شبکه اضافه کردند، یک جابجایی ناگهانی و غیرمنتظره رقم خورد و فرومغناطیس شد. دلنشین اینجاست که این جابجایی دقیقاً وقتی رقم خورد که شبکه از یک الکترون در هر محل شبکه عبور کرد و برهمکنش تبادلی را که یک مکانیزم معمولی در فرومغناطیس است، غیر محتمل می‌کرد.

برهمکنش تبادلی در شیمی و فیزیک، یک تاثییر مکانیکی کوانتومی است که فقط بین ذرات یکسان رخ می‌دهد.

آتاک امام‌اقلو نویسنده مهم این مطالعه او گفت: این شواهد قابل توجهی برای نوع جدیدی از مغناطیس می بود که با برهمکنش تبادلی قابل توضیح نیست.

این تیم، مکانیزم متغیری را نظر کرد. به حرف های پژوهشگران، با ورود بیشتر از یک الکترون به محل‌های شبکه، آنها به طور ذراتی موسوم به دوبلون(doublon) جفت خواهد شد که در نهایت از طریق تونل‌زنی کوانتومی، کل شبکه را پر می‌کنند.

همانطور که آنها این کار را انجام خواهند داد، الکترون‌ها انرژی جنبشی خود را به حداقل می‌رسانند. آنها این کار را با تراز کردن اسپین‌های خود انجام خواهند داد، به این علت فرومغناطیس تشکیل می‌کنند.

این «مغناطیس جنبشی» از نظر تئوری چند دهه است که پیش بینی شده، اما تا بحال در مواد جامد مشاهده نشده می بود.

اکنون پژوهشگران تصمیم دارند این اتفاق را با دقت بیشتری بازدید کنند، از جمله این که آیا می‌توان به آن در دماهای بالاتر دست یافت یا نه. ضمن این که برای این آزمایش، مواد باید تا کسری بالاتر از صفر مطلق خنک شوند.

این پژوهش در مجله Nature انتشار شده است.