St Andrews Universitetinin tədqiqatı, tədqiqatçıların kvant materiallarında fundamental fizikanı tədqiq edə biləcəyi dəqiqlik üçün yeni bir meyar qoydu. İş materialşünaslıqdan qabaqcıl hesablamalara qədər uzanan təsirlərə malikdir, həmçinin təxminən 100 illik proqnozu təsdiqləyir.

Tədqiqatçılar maqnit sahəsinə məruz qaldıqda materialın ölçüsü və ya formasının dəyişməsi olan maqnitoelastik birləşməni araşdırdılar . Bu, adətən kiçik bir təsirdir, lakin texnoloji nəticələrə malikdir.

St Andrews Universitetinin Fizika və Astronomiya Məktəbindən bir qrup indi kəşf etdi ki, bu təsir gözlənilməz bir vəziyyətdə – keçid metal oksidində olduqca böyükdür. Oksidlər kimyəvi formulasında ən azı bir oksigen atomu və bir başqa element olan kimyəvi birləşmədir . Yüksək temperaturlu superkeçiricilər keçid metal oksidinin ən görkəmli nümunələrindən biridir.

Bu gün Nature Physics jurnalında dərc olunmuş tədqiqatlarında komanda, İtaliyanın CNR-SPIN və Bonn Universiteti ilə əməkdaşlıq edərək atomların maqnit düzülüşündəki incə dəyişikliklərin elektron vəziyyətlərə nə qədər incə təsir etdiyini, lakin struktur xüsusiyyətlərinə dramatik təsir göstərdiyini, materialın uzanmasını və ya büzülməsini nümayiş etdirir. Tədqiqatçılar bu dəyişiklikləri aşkar etmək üçün ultra aşağı temperaturda skan edən tunel mikroskopundan (STM) istifadə ediblər.

Səs dalğaları artıq alətin hərəkət etməsinə və ölçmələri pozmasına səbəb ola biləcəyi üçün bu iş super sakit mühit tələb edirdi. Tədqiqat St Andrews Universitetinin ultra aşağı vibrasiyalı laboratoriyalarında sifarişli mikroskoplardan istifadə edilməklə aparılıb. Alətlər bir neçə yüz femtometr kimi kiçik dəyişiklikləri aşkar etməyə imkan verir – metrin təxminən katrilyonda birinə uyğun gələn uzunluq vahidi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1750222408&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-06-quantum-materials-year.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS4xMDQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1750222408397&bpp=1&bdt=202&idt=68&shv=r20250616&mjsv=m202506110101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750222397%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750222397%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750222397%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=6680518862295&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1848&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31092113%2C95353387%2C95362656%2C95344791%2C95362797%2C95359265%2C95362803%2C95363071%2C31092548%2C31091638&oid=2&pvsid=5705104280933543&tmod=2074743607&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=73

Komanda müəyyən etdi ki, dəyişikliklər maqnit nizamı və atom məsafələri arasındakı qarşılıqlı əlaqəni təsvir etmək üçün ilk dəfə 1930-cu illərdə təklif edilən əsas konsepsiya olan Bethe-Slater əyrisindən gələn proqnozları birbaşa təsdiqləyir. Əvvəlcə elementar metallardakı maqnitliyi təsvir etmək üçün nəzərdə tutulsa da, müəlliflər burada onun mürəkkəb oksid materialında etibarlı qaldığını nümayiş etdirdilər.

Maraqlıdır ki, onların ölçə bildikləri dəyişikliklər cari nəzəri modellər tərəfindən proqnozlaşdırılandan qat-qat böyük idi. Maqnitizm və kristal quruluşun qarşılıqlı təsiri digər keçid metal oksidlərində də vacib ola bilər.

St Andrews Universitetinin aparıcı müəllifi Dr. Carolina Marques dedi: “Biz kəşf etdik ki, biz səthin maqnitləşməsini materialın özündən ayrı idarə edə bildik və elektron vəziyyətlərdə incə sürüşmələri birbaşa ölçməyə imkan verdik.

“Bu dəyişikliklər səthin və yeraltı təbəqələrin maqnit momentlərinin paralel və ya antiparalel düzülməsi ilə əlaqələndirilir ki, bu da bizə kiçik struktur dəyişikliklərini sub-pikometr ayırdetmə qabiliyyəti ilə aşkar etməyə imkan verir. Bir pikometr atomun radiusundan təxminən yüz dəfə azdır.

“Bizim tapıntılarımız həm də maqnit vəziyyətini sırf elektron və ya struktur olaraq oxumaq üçün innovativ metodlara gətirib çıxara bilər ki, bu da məlumatların saxlanması texnologiyalarını potensial olaraq dəyişdirə bilər.”

Professor Peter Wahl dedi: “Tədqiqatımız yalnız bir əsr əvvələ aid olan keyfiyyət davranışının nəzəri proqnozlarını təsdiqləmir, həm də kvant materiallarında struktur, elektron və maqnit xassələri arasındakı mürəkkəb qarşılıqlı əlaqəni anlamaq üçün yeni yollar açır . Bu qarşılıqlı əlaqədə elektronlar arasındakı korrelyasiyanın vacibliyini vurğulayır.

“Korrelyasiyalar və onların atomların materialda yerləşməsinə təsiri yüksək temperaturlu superkeçiricilik kimi hadisələrin əsasını təşkil edir və onları daha yaxşı başa düşmək superkeçiriciliyin sabitliyini artırmağa və materialları yeni və daha yaşıl texnologiyalar üçün daha faydalı etməyə zəmin yarada bilər.”

Daha çox məlumat: Carolina A. Marques et al, Emergent mübadilə ilə idarə olunan nəhəng maqnitoelastik birləşmə, əlaqəli səyahət edən ferromaqnitdə, Təbiət Fizikası (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02893-x

Jurnal məlumatı: Təbiət Fizikası 

St Andrews Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir