Хром и тербий: как заставить магниты слушаться тока экспресс
Магнитный материал можно сравнить с толпой крошечных компасов. В обычном магните все стрелки смотрят в одну сторону, и повернуть их разом непросто. Физики нашли способ делать это с помощью электрического тока. Ток, проходя через тонкий слой хрома, создаёт поток орбитальных моментов — это как если бы каждый электрон, помимо своего заряда, нёс ещё и крошечное вращение вокруг атома.
В новом опыте слой хрома положили на слой тербия — редкоземельного металла, у которого орбитальные моменты не заморожены, как у большинства магнитов. Когда через хром пустили ток, он сгенерировал поток орбитальных моментов, и этот поток почти без потерь перетёк в тербий. Там он начал поворачивать намагниченность — как будто невидимая рука взялась за стрелки компасов. Эффективность такого поворота оказалась в 3.66 раза выше, чем у обычных пар хрома с другими ферромагнетиками.
Раньше считалось, что хром передаёт момент плохо, потому что в большинстве магнитов орбитальные моменты «заморожены» — их трудно сдвинуть. Тербий стал исключением: его орбитальные моменты подвижны, и хромовский поток нашёл благодарную почву. Авторы назвали этот эффект orbit-orbit torque — момент от орбиты к орбите. Это первый случай, когда орбитальные токи напрямую управляют орбитальной намагниченностью материала. Такой подход может лечь в основу новой электроники, где информация переносится не зарядом, а орбитальными моментами.
Тербий используют в люминофорах: он светится зелёным в экранах и лампах дневного света.
В романе «Роза и Червь» Роберта Ибатуллина орбитальные эффекты используются для управления магнитными полями кораблей.