Ученые впервые открыли фрактальные структуры в квантовом материале

От крошечных снежинок до зубчатой молнии, нетрудно найти примеры фракталов в мире природы. Они существуют всюду. Физики из Массачусетского технологического института представили Nature Communications первый известный пример фрактальной структуры в квантовом материале.

Фрактальная структура (англ. fractal structure) — (от лат. fractus — дробный, ломанный) структура, которая обладает свойством самоподобия, т. е. состоит из таких фрагментов, структурный мотив которых повторяется при изменении масштаба.

Структуры были замечены в магнитных единицах, названных «доменами», которые развиваются в соединении — оксид никеля неодима — редкоземельный металл с экстраординарными свойствами.

Открытие такого явления и их моделей может привести к новым способам хранения и защиты цифровой информации.

GettyImages 465641889
Фрактальные узоры у Романо брокколей (Brassica oleracea). (Photopips / Istock)

Неодимовый оксид никеля, или NdNiO3, странный материал сам по себе.

Он довольно легко проводит ток. Бросьте его в жидкий азот, чтобы он упал охладился до критической температуры -123 градусов по Цельсию, и он станет изолятором. Еще материал не является магнитным при всех температурах.

Это похоже на большинство ферромагнитных материалов: атомы в оксиде неодима-никеля объединяются в крошечные скопления магнитно-ориентированных частиц, называемые доменами.

Чтобы изучить странные переменные электромагнитные свойства при изменении температуры , исследователи, используя линзы Френеля, создали сначала рентгеновский луч шириной всего 150 микрон. В предыдущем исследовании диаметр обычного луча не позволил выявить загадочные электромагнитные свойства.

«Выращенный шаблон домена было трудно расшифровать, но, проанализировав статистику распределения доменов, мы поняли, что он имеет фрактальное сечение», — говорит Комин .

«Это было совершенно неожиданно — это была случайность».

Материалы, которые могут выступать в роли проводника и изолятора, уже играют большую роль в мире электроники. Транзисторы основаны на том же принципе сечений.

Но у оксида неодима-никеля есть особенность. Фрактальный образ доменов появляется снова, когда температура вновь падает, будто у него осталась память о том, где перерисовывать прежние структуры.

«Подобно магнитным пластинам в жестких дисках, можно предусмотреть хранение битов информации в этих магнитных доменах», — говорит Комин .

Оксид неодима и никеля, от запоминающих устройств до искусственных нейронов, обязательно станет частью общей картины будущей электроники. 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.