یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: دلیل اینکه ما در زندگی روزمره خود مغناطیس داریم، قدرت برهمکنش های تبادل الکترون است. امام اوغلو را ضمیمه کنیدیک فیزیکدان همچنین در موسسه الکترونیک کوانتومی.
با این حال، همانطور که ناگائوکا در دهه 1960 نظریه پردازی کرد، فعل و انفعالات مبادله ای ممکن است تنها راه مغناطیسی کردن یک ماده نباشد. ناگائوکا یک شبکه مربعی و دو بعدی را تصور کرد که در آن هر محل شبکه فقط یک الکترون داشت. سپس متوجه شد که اگر یکی از آن الکترون ها را تحت شرایط خاصی حذف کنید چه اتفاقی می افتد. همانطور که الکترون‌های شبکه باقی‌مانده برهمکنش می‌کردند، حفره‌ای که الکترون از دست رفته در آن بود به اطراف شبکه می‌لغزید.
در سناریوی ناگائوکا، انرژی کل شبکه زمانی که تمام اسپین های الکترون آن در یک راستا قرار گیرند، کمترین مقدار را خواهد داشت. هر پیکربندی الکترونی یکسان به نظر می رسد – گویی الکترون ها کاشی های یکسان در خسته کننده ترین نقاط جهان هستند. پازل کاشی کشویی. این اسپین های موازی به نوبه خود باعث فرومغناطیسی شدن مواد می شود.
هنگامی که دو شبکه پیچشی یک الگو ایجاد می کنند
امام اوغلو و همکارانش تصور می کردند که می توانند مغناطیس ناگائوکا را با آزمایش ورقه های تک لایه ای از اتم ها ایجاد کنند که می توانند روی هم چیده شوند تا یک الگوی پیچیده moiré را تشکیل دهند. mwah-ray). در مواد اتمی نازک و لایه‌ای، الگوهای موآر می‌توانند رفتار الکترون‌ها و بنابراین مواد را به‌طور اساسی تغییر دهند. به عنوان مثال، در سال 2018، فیزیکدان پابلو جاریلو-هررو و همکارانش نشان داده شده که پشته های دولایه گرافن زمانی که دو لایه را با چرخش خنثی کردند، توانایی ابررسانایی را به دست آوردند.
مواد Moiré از آن زمان به‌عنوان یک سیستم جدید و جذاب برای مطالعه مغناطیس ظهور کرده‌اند که در کنار ابرهای اتم‌های فوق‌سرد شده و مواد پیچیده‌ای مانند کوپرات‌ها قرار گرفته‌اند. امام اوغلو گفت: “مواد Moiré بستری را برای ما فراهم می کند تا به طور اساسی حالت های چند جسمی الکترون را سنتز و مطالعه کنیم.”
محققان با سنتز ماده ای از تک لایه های نیمه هادی مولیبدن دیزلنید و تنگستن دی سولفید، که متعلق به دسته ای از مواد هستند، شروع کردند. شبیه سازی های گذشته پیشنهاد کرد که می تواند مغناطیس سبک ناگائوکا را نشان دهد. آنها سپس میدان‌های مغناطیسی ضعیف با قدرت متفاوت را به ماده موآر اعمال کردند، در حالی که تعداد اسپین‌های الکترون این ماده با میدان‌ها هم‌تراز هستند.
محققان سپس این اندازه‌گیری‌ها را در حالی که ولتاژهای متفاوتی روی ماده اعمال می‌کردند، تکرار کردند که باعث تغییر تعداد الکترون‌ها در توری موآر شد. چیز عجیبی پیدا کردند. این ماده بیشتر با یک میدان مغناطیسی خارجی همسو می‌شود – یعنی رفتار فرومغناطیسی بیشتری دارد – تنها زمانی که تا 50 درصد الکترون‌های بیشتری نسبت به محل‌های شبکه وجود داشته باشد. و هنگامی که شبکه دارای الکترون های کمتری نسبت به محل های شبکه باشد، محققان هیچ نشانه ای از فرومغناطیس نمی بینند. این برعکس چیزی بود که آنها انتظار داشتند ببینند اگر فرومغناطیس استاندارد ناگائوکا در کار بود.
اگرچه این ماده مغناطیسی شده بود، به نظر نمی رسید که تعاملات مبادله ای بر آن حاکم باشد. اما ساده ترین نسخه های نظریه ناگائوکا نیز خواص مغناطیسی آن را به طور کامل توضیح نمی دهند.
وقتی وسایل شما مغناطیسی می شود و شما به نوعی شگفت زده می شوید
بالاخره حرکتی به وجود آمد. الکترون‌ها انرژی جنبشی خود را با پخش شدن در فضا کاهش می‌دهند، که می‌تواند باعث شود تابع موجی که حالت کوانتومی یک الکترون را توصیف می‌کند با همسایگانش همپوشانی پیدا کند و سرنوشت آنها را به هم پیوند دهد. در مواد این تیم، زمانی که تعداد الکترون‌ها در شبکه موآره بیشتر از محل‌های شبکه بود، انرژی ماده کاهش می‌یابد زیرا الکترون‌های اضافی مانند مه در مرحله برادوی پمپ می‌شوند. آنها سپس به طور گذرا با الکترون های شبکه جفت می شوند تا ترکیبات دو الکترونی به نام دوبلون را تشکیل دهند.
این الکترون‌های اضافی سرگردان و دوبلون‌هایی که به شکل‌گیری ادامه می‌دادند نمی‌توانستند تغییر مکان داده و در داخل شبکه پخش شوند، مگر اینکه همه الکترون‌ها در محل‌های شبکه اطراف دستور چرخش داده باشند. از آنجایی که ماده بی وقفه پایین ترین حالت انرژی خود را دنبال می کرد، نتیجه نهایی این بود که دوبلون ها تمایل به ایجاد مناطق فرومغناطیسی کوچک و محلی داشتند. تا آستانه معینی، هر چه دوبلون‌های بیشتری از یک توری عبور کنند، ماده فرومغناطیسی مشخص‌تر می‌شود.
