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[涨姿势] X射线激光可以控制稀土元素令人难以置信的磁性

作者:精品下载站 日期:2024-12-13 14:40:09 浏览:12 分类:涨姿势

X射线激光可以控制稀土元素令人难以置信的磁性


使用这些元件的磁性设备可能会变得更加高效。

[涨姿势] X射线激光可以控制稀土元素令人难以置信的磁性

控制稀土金属的磁性可能只需要短暂的闪光。

图片来源:Phawat/Shutterstock.com

稀土元素具有一些奇妙的磁性。我们所知道的最强磁铁是基于稀土的。它们存在于许多设备中,包括硬盘等计算组件。尽管如此,调整磁性并不是一条简单的道路。科学家们现在已经找到了一种在亚原子水平上调整它们的方法。

您可能已经看过原子图,其中电子就像绕着中心核旋转的小球,就像小行星一样。嗯,那是错误的。电子带有负电荷,因此它们相互推动,而带正电的原子核使它们靠近。力之间的相互作用使电子能够比其他区域更多地出现在某些区域,具体取决于量子力学特性。电子不是放置在轨道上,而是放置在我们称为轨道的区域中。

轨道按特定顺序填充,轨道有四种类型:s、p、d 和 f。不同的标签指的是不同的空间分布。基本上,它们有不同的形状。氧或碳等常见的小元素只有 s 和 p 轨道。金属具有 d 轨道,这些稀土元素可以同时具有 d 和 f 轨道。对于铽,存在的轨道是 f 和 s,每个轨道前面的数字确定特定轨道的能量。

这项工作的关键是最外层的 4f 轨道,就铽而言,它包含八个电子。科学家用超短激光脉冲发射原子,发现可以将其转变为完全不同的轨道,称为 5d。它比 4f 的能量更高一些,并且电子以不同的方式扩散。

这种变化在量子水平上看起来可能很小,但这种元素的磁性正是源于这个轨道。这种变化以一种非常特殊的方式改变了铽的特性,并且使用这些 X 射线脉冲它是完全可控的。这是非常令人兴奋的。

例如,在磁存储介质中使用这些材料的标准方法是使用热量来改变它们。 HAMR(热辅助磁记录)数据存储设备使用激光进行加热。稀土磁体和 X 射线激光器可以更快、更高效地实现这一点,而不需要 HAMR。

该研究发表在《科学进展》上。

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