جنرال لواء

العلماء يحلون لغزًا عمره 80 عامًا حول المواد الفيروكهربائية


أظهر بحث جديد أجراه باحثون من جامعات لينشوبينج وأيندهوفن بنجاح لأول مرة أن "الجسيمات" الافتراضية التي اقترحها فرانز بريساش عام 1935 موجودة بالفعل. توضح الورقة البحثية للعالم لماذا تعمل المواد الفيروكهربائية كما تفعل.

ترتبط الطاقة الفيروكهربائية ارتباطًا وثيقًا بالمغناطيسية الحديدية. تشمل المواد المغناطيسية الشائعة الحديد والكوبالت والنيكل. في هذه المواد ، تعمل الإلكترونات كمغناطيسات صغيرة تسمى ثنائيات القطب مع قطب شمالي وجنوبي.

المواد الفيروكهربائية لها تطبيقات في الأقراص الصلبة

في الكهربية الحديدية ، لا تكون ثنائيات الأقطاب مغناطيسية بل كهربائية ولها قطب موجب وسالب. تكون هذه الأقطاب عشوائية ما لم يتم تطبيق حقل قوي بدرجة كافية ، ثم تتماشى ثنائيات الأقطاب مع هذا الحقل.

يُعرف هذا المجال باسم المجال القسري أو الحرج. تحتفظ المواد الحديدية بمحاذاة حتى عند إزالة الحقل ؛ المادة مستقطبة بشكل دائم.

لتغيير هذه المحاذاة ، يجب تطبيق حقل على الأقل بقوة الأصل في الاتجاه المعاكس. تُعرف هذه الظاهرة بالتباطؤ أو فكرة أن المادة تتصرف وفقًا لما حدث لها من قبل.

نموذج فرانز بريساش لغز على الرغم من عمره 80 عامًا

تجعل هذه الخاصية هذه المواد مثالية لذاكرة قابلة لإعادة الكتابة مثل استخدامها في الأقراص الثابتة. على الرغم من تطوير نموذج للكهرباء الحديدية والمغناطيسية الحديدية بواسطة الباحث الألماني فرانز بريساش في وقت مبكر من عام 1935.

لم يفهم العلماء تمامًا النموذج الرياضي البحت الذي وضعه بريساش. يصف النموذج المواد الحديدية بأنها مجموعة من الوحدات المستقلة الصغيرة تسمى hysterons.

لكن العلماء تساءلوا عن ماهية هذه ، والسؤال الكبير لماذا تعمل المواد الفيروكهربائية كما تفعل؟ تم العثور على الحل بشكل لا يصدق من قبل مجموعة أبحاث البروفيسور Martijn Kemerink (المواد المعقدة والأجهزة في LiU) ، بالتعاون مع باحثين في جامعة أيندهوفن.

قام الباحثون بشكل تعاوني بدراسة نظامين من أنظمة النموذج الفيروكهربائي العضوي ووجدوا التفسير. يبدو أن الإجابة تكمن في الطريقة التي ترتبط بها جزيئات المواد الفيروكهربائية مع بعضها البعض ، فهي تقع فوق بعضها البعض لتشكل أكوامًا بعرض نانومتر وطول عدة نانومترات.

"يمكننا أن نثبت أن هذه الأكوام هي في الواقع هيستيرونس المرغوبة. الحيلة هي أن لها أحجامًا مختلفة وتتفاعل بقوة مع بعضها البعض نظرًا لأنها معبأة بشكل وثيق للغاية. وبصرف النظر عن حجمها الفريد ، فإن كل مكدس ، لذلك يشعر بيئة مختلفة من المداخن الأخرى ، وهو ما يفسر توزيع بريساش ، "يقول مارتين كيمرينك.

يمكن للرؤى التي قدمها هذا البحث الأخير أن توسع من فهم واستخدام المواد الفيروكهربائية لتطبيقات تخزين البيانات التقليدية ومتعددة البتات. نُشر البحث في مجلة Nature Communications.

عبر: طبيعة


شاهد الفيديو: الكشف عن الأهرامات - الفيلم الفرنسي (شهر اكتوبر 2021).