เครื่องยนต์

อย่างไรก็ตาม ขณะนี้มีการค้นพบผลกระทบที่น่าอัศจรรย์ที่ TU Wien (เวียนนา): ในผลึกที่ขึ้นกับออกไซด์ของแกโดลิเนียมและแมงกานีส มีการพบสวิตช์อะตอมซึ่งต้องสลับไปมาไม่ใช่แค่ครั้งเดียว แต่สองครั้งจนกว่าจะถึงต้นฉบับ มาถึงสถานะอีกครั้ง ในระหว่างขั้นตอนการเปิดและปิดสวิตช์สองครั้งนี้ การหมุนของอะตอมของแกโดลิเนียมจะหมุนครบหนึ่งรอบ สิ่งนี้ทำให้นึกถึงเพลาข้อเหวี่ยงซึ่งการเคลื่อนที่ขึ้นและลงจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่แบบวงกลม ปรากฏการณ์ใหม่นี้เปิดโอกาสที่น่าสนใจในฟิสิกส์ของวัสดุ แม้แต่ข้อมูลก็สามารถเก็บไว้กับระบบดังกล่าวได้ สวิตช์อะตอมที่แปลกประหลาดได้ถูกนำเสนอในวารสารวิทยาศาสตร์Natureแล้ว การมีเพศสัมพันธ์ของคุณสมบัติทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก โดยปกติแล้ว จะมีความแตกต่างระหว่างคุณสมบัติทางไฟฟ้าและแม่เหล็กของวัสดุ คุณสมบัติทางไฟฟ้าขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าพาหะของประจุเคลื่อนที่ ตัวอย่างเช่น อิเล็กตรอนที่เดินทางผ่านโลหะหรืออิออนที่มีการเปลี่ยนตำแหน่ง ในทางกลับกัน คุณสมบัติทางแม่เหล็กนั้นสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการหมุนของอะตอม ซึ่งเป็นโมเมนตัมเชิงมุมภายในของอนุภาค ซึ่งสามารถชี้ไปในทิศทางที่เฉพาะเจาะจงมาก เช่นเดียวกับแกนหมุนของโลกที่ชี้ไปในทิศทางที่เฉพาะเจาะจงมาก อย่างไรก็ตาม ยังมีวัสดุที่ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็กสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดอีกด้วย Prof. Andrei Pimenov และทีมงานของเขาที่ Institute of Solid State Physics ที่ TU Wien กำลังค้นคว้าข้อมูลดังกล่าว Andrei Pimenov กล่าวว่า "เราสัมผัสวัสดุพิเศษที่ทำจากแกโดลิเนียม แมงกานีส และออกซิเจนในสนามแม่เหล็ก และวัดว่าโพลาไรเซชันทางไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในกระบวนการนี้" "เราต้องการวิเคราะห์ว่าคุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างไรโดยอำนาจแม่เหล็ก และน่าประหลาดใจที่เราได้พบกับพฤติกรรมที่คาดไม่ถึง" กลับสู่จุดเริ่มต้นในสี่ขั้นตอน ในตอนเริ่มต้น วัสดุจะถูกโพลาไรซ์ทางไฟฟ้า โดยด้านหนึ่งมีประจุบวก และอีกด้านหนึ่งมีประจุลบ จากนั้นคุณเปิดสนามแม่เหล็กแรงสูง -- และโพลาไรเซชันจะเปลี่ยนแปลงน้อยมาก อย่างไรก็ตาม หากคุณปิดสนามแม่เหล็กอีกครั้ง จะเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก: โพลาไรเซชันกลับด้านอย่างกะทันหัน: ด้านที่มีประจุบวกก่อนหน้านี้กลายเป็นประจุลบ และในทางกลับกัน เครื่องยนต์ ตอนนี้คุณสามารถทำขั้นตอนเดิมเป็นครั้งที่สองได้แล้ว: อีกครั้ง คุณเปิดสนามแม่เหล็กและโพลาไรเซชันทางไฟฟ้าจะคงที่โดยประมาณ หากคุณปิดสนามแม่เหล็ก โพลาไรเซชันจะย้อนกลับอีกครั้ง และด้วยเหตุนี้จึงกลับสู่สภาพเดิม Andrei Pimenov กล่าวว่า "สิ่งนี้น่าทึ่งมาก "เราทำสี่ขั้นตอนที่แตกต่างกัน แต่ละครั้งที่วัสดุเปลี่ยนคุณสมบัติภายใน แต่โพลาไรซ์จะเปลี่ยนเพียงสองครั้ง ดังนั้นคุณจึงเข้าสู่สถานะเริ่มต้นหลังจากขั้นตอนที่สี่เท่านั้น" เครื่องยนต์สี่จังหวะสำหรับแกโดลิเนียม เมื่อมองใกล้ขึ้นแสดงว่าอะตอมของแกโดลิเนียมมีส่วนรับผิดชอบต่อพฤติกรรมนี้: พวกมันเปลี่ยนทิศทางการหมุนในแต่ละขั้นจากสี่ขั้น ครั้งละ 90 องศา "ในแง่หนึ่ง มันเป็นเครื่องยนต์สี่จังหวะสำหรับอะตอม" Andrei Pimenov กล่าว "ในเครื่องยนต์ 4 จังหวะ ก็เช่นกัน ต้องใช้เวลา 4 ขั้นตอนในการกลับสู่สถานะเริ่มต้น และกระบอกสูบจะเคลื่อนที่ขึ้นและลง 2 ครั้งในกระบวนการ ในกรณีของเรา สนามแม่เหล็กจะเคลื่อนที่ขึ้นและลง 2 ครั้งก่อนเครื่องยนต์จะเริ่มต้น สถานะได้รับการฟื้นฟูและการหมุนของอะตอมของแกโดลิเนียมจะชี้ไปในทิศทางเดิมอีกครั้ง" ในทางทฤษฎี วัสดุดังกล่าวสามารถใช้ในการจัดเก็บข้อมูล: ระบบที่มีสี่สถานะที่เป็นไปได้จะมีความจุในการจัดเก็บข้อมูลสองบิตต่อสวิตช์ แทนที่จะเป็นข้อมูลปกติหนึ่งบิตสำหรับ "0" หรือ "1" แต่เอฟเฟกต์ก็น่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ ตัวอย่างเช่น เราสามารถสร้างตัวนับสำหรับพัลส์แม่เหล็กด้วยวิธีนี้ เอฟเฟ็กต์นี้ให้ข้อมูลใหม่ที่สำคัญสำหรับการวิจัยเชิงทฤษฎี: เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของสิ่งที่เรียกว่า "ทอพอโลยีเอฟเฟ็กต์" ซึ่งเป็นคลาสของเอฟเฟ็กต์ทางวัตถุที่ได้รับความสนใจอย่างมากในฟิสิกส์โซลิดสเตตมานานหลายปี และน่าจะทำให้การพัฒนาของ วัสดุใหม่