La fricción y la resistencia son comunes en la naturaleza. Experimenta estos fenómenos cuando viaja en un avión, empareja cables eléctricos o frota piezas de papel de lija.
La fricción y el arrastre también existen a nivel cuántico, el reino de los átomos y las moléculas invisibles a simple vista. Pero la forma en que estas fuerzas interactúan a través de los materiales y las fuentes de energía sigue siendo dudosa.
En un nuevo estudio, el físico teórico de la Universidad de Iowa, Michael Flatté, propone que una corriente magnética que fluye a través de una lámina de hierro magnética provocará una corriente en una segunda lámina de hierro magnética cercana, aunque las láminas no estén conectadas. El movimiento escreado, dicen Flatté y su equipo, cuando los electrones cuyo giro magnético es perturbado por la corriente en la primera hoja ejercen una fuerza, a través de la radiación electromagnética, para crear un giro magnético en la segunda hoja.
Los hallazgos pueden resultar beneficiosos en el campo emergente de la espintrónica, que busca canalizar la energía de las ondas de espín generadas por los electrones para crear computadoras y dispositivos electrónicos más pequeños y de mayor eficiencia energética.
"Significa que hay más formas de manipular a través de las corrientes magnéticas de lo que pensábamos, y eso es algo bueno", dice Flatté, autor principal y líder del equipo en el documento publicado el 9 de junio en la revista Cartas de revisión física .
Flatté ha estado estudiando cómo las corrientes en los materiales magnéticos podrían usarse para construir circuitos electrónicos a nanoescala, donde las dimensiones se miden en billonésimas de metro, o aproximadamente 1 / 50,000 del ancho de un cabello humano. Los científicos sabían que una corriente eléctricaintroducido en un cable arrastrará una corriente en otro cable cercano. El equipo de Flatté razonó que los mismos efectos pueden ser válidos para las corrientes magnéticas en capas magnéticas.
En una sustancia magnética, como el hierro, cada átomo actúa como un pequeño imán individual. Estos imanes atómicos tienden a apuntar en la misma dirección, como una serie de pequeñas brújulas fijadas en un punto magnético común. Pero la más mínima perturbación parala dirección de solo uno de estos imanes atómicos arroja a todo el grupo al desorden: la fuerza magnética colectiva en el grupo disminuye. La perturbación individual más pequeña se llama magnón.
Flatté y su equipo informan que una corriente de magnón constante introducida en una capa magnética de hierro producirá una corriente de magnón en una segunda capa, en el mismo plano de la capa pero en ángulo con la corriente introducida. Proponen que el electrónlos giros perturbados en la capa donde se introdujo la corriente se involucran en una especie de "conversación cruzada" con giros en la otra capa, ejerciendo una fuerza que arrastra los giros durante el viaje.
"Lo que es emocionante es que obtienes esta respuesta en la capa sin corriente introducida, a pesar de que no hay conexión física entre las capas", dice Flatté, profesor en el departamento de física y director del Centro de Ciencia y Tecnología Óptica en elUI: "Esta es una reacción física a través de la radiación electromagnética".
La forma en que los electrones en una capa se comunican y dictan la acción a los electrones en una capa separada es algo extraño.
Tome electricidad: cuando una corriente eléctrica fluye en un cable, una fricción mutua arrastra la corriente en un cable cercano. A nivel cuántico, la dinámica física parece ser diferente. Imagine que cada electrón en un sólido tiene una barra magnética interna,una especie de pequeña brújula. En un material magnético, esos imanes de barra internos están alineados. Cuando se aplica calor o una corriente al sólido, las brújulas de los electrones se reposicionan, creando una onda de giro magnético que ondula a través del sólido.En el caso estudiado por Flatté, la perturbación del sólido excita a los magnones en una capa que luego ejercen influencia sobre la otra capa, creando una onda de rotación en la otra capa, aunque está físicamente separada.
"Resulta que hay el mismo efecto con las ondas de giro", dice Flatté.
Los autores contribuyentes incluyen Tianyu Liu con el departamento de física y astronomía en la UI y Giovanni Vignale en la Universidad de Missouri, Columbia.
La Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. Financió la investigación mediante subvenciones al Centro de Materiales Emergentes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Iowa . Original escrito por Richard C. Lewis. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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