Квантовый сенсор для обнаружения альтермагнетиков

16.06.2026

Физики из Университета Буффало предложили теоретическую схему квантового сенсора, способного надежно выявлять альтермагнитный порядок. Хотя концепция пока существует только в расчетах, она открывает перспективы для экспериментальной проверки и дальнейшего развития технологий.

В основе предлагаемого сенсора лежит алмаз с дефектом типа азот-вакансия, известным как NV-центр. Такой дефект представляет собой атом азота рядом с отсутствующим атомом углерода в кристаллической решетке и обладает высокой чувствительностью к локальным магнитным полям. Идея заключается в том, чтобы разместить этот квантовый датчик вблизи исследуемого материала, ориентировать спин NV-центра в различных направлениях и измерять скорость релаксации. Если релаксация окажется анизотропной, то есть зависящей от направления, это станет четким признаком сложного магнитного порядка, характерного именно для альтермагнетиков.

Авторы работы подчеркивают преимущества менее инвазивного подхода. Многие существующие методы сильно воздействуют на образец, что затрудняет отделение истинных свойств материала от артефактов измерения. Новый протокол измерений позволяет проводить исследования более деликатно, сохраняя исходное состояние вещества. Корреспондирующим автором исследования стал доцент физики Университета Буффало Джамир Марино. Среди соавторов - В.А.С.В. Биттенкорт, Хоссейн Хосейнабади, а также Либор Шмейкал и Хайро Синова из Университета Иоганна Гутенберга в Майнце, которые первыми предложили концепцию альтермагнетиков.

Интерес к альтермагнетикам стремительно растет благодаря их уникальным характеристикам. Эти материалы обладают нулевой суммарной намагниченностью, как антиферромагнетики, но при этом демонстрируют электронные эффекты, типичные для ферромагнетиков. Такая комбинация открывает путь к созданию более быстрых и энергоэффективных устройств для передачи и обработки информации в спинтронике и других областях квантовой электроники.

Признаки альтермагнетизма уже удалось зафиксировать в нескольких реальных материалах. Теоретические расчеты указывают на существование более чем 200 потенциальных соединений с подобными свойствами. Это существенно повышает потребность в точных и надежных методах их идентификации, без которых невозможно перейти от теории к практическим приложениям.

Ключевым результатом работы стал подробный протокол измерений, который может послужить основой для будущих экспериментов. Он позволит ученым не только обнаруживать альтермагнетики, но и детально изучать их спиновую динамику и симметрийные свойства. Такой подход способен стать первым кирпичиком в фундаменте новой серии исследований, посвященных этому необычному классу магнитных материалов.

Разработка квантового сенсора подчеркивает растущую роль квантовых технологий в материаловедении. NV-центры в алмазе уже зарекомендовали себя как мощный инструмент для изучения микроскопических свойств веществ на уровне отдельных атомов и спинов.

<< Назад: Витамины B12 и B9 против хронической усталости 17.06.2026

>> Вперед: Магниевые батареи будущего 16.06.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

LG и Prime Video: студияная версия кинематографа 31.07.2026

Современные телевизоры предлагают множество режимов изображения, которые автоматически корректируют цвета, контраст и резкость. Однако создатели фильмов часто жалуются, что дополнительная обработка искажает их замысел. Новая функция, появившаяся на телевизорах LG, пытается решить эту проблему, передавая контроль над настройками непосредственно студии. LG и Prime Video запустили режим "Оригинал автора" - первую настройку изображения, которой управляет сама студия. Он доступен только на OLED evo 2026 модельного года. LG Electronics и Prime Video объявили о совместной инициативе, приуроченной к стриминговой премьере фильма "Властелины Вселенной". В рамках сотрудничества на телевизорах компании появились две новые функции - режим изображения "Оригинал автора" и голосовая команда для пульта Magic Remote. Ключевая новинка - режим "Оригинал автора", который в LG называют первым в области настройки изображения для стримингового контента. Его отличие от распространенного FILMMAKER MODE за ...>>

Астронавты на Марсе не смогут выжить даже в скафандрах 30.07.2026

Высадка людей на Марс остается одной из самых амбициозных целей космических агентств. Красная планета лишена пригодной для дыхания атмосферы и подвергается высокому уровню солнечной радиации, поэтому астронавты смогут находиться на ее поверхности только в специальных скафандрах. Однако новые исследования показывают, что даже самые современные космические костюмы могут оказаться непригодными для работы в условиях марсианской гравитации. По результатам испытаний стало ясно, что новые скафандры NASA не подходят для использования астронавтами на Красной планете. На Марсе отсутствует воздух, пригодный для дыхания, а также наблюдается высокий уровень солнечной радиации. Это лишь некоторые из многих факторов, которые усложнят нахождение людей на поверхности. Современные скафандры не рассчитаны на марсианскую гравитацию, составляющую примерно 38 процентов земной. Новейшее поколение костюмов просто слишком тяжелое для использования на Марсе, пишет Phys. Новая серия скафандров, которую раз ...>>

Случайная новость из Архива Часовые гены меняются с возрастом 26.02.2017 Многое в живом организме зависит от суточных ритмов: это не только чередование сна и бодрствования, но и особенности формирования памяти, перестройка нейронных цепей, иммунитет, обмен веществ и пр. И сон, и иммунитет, и все-все-все управляются огромным числом генов, и ритмические изменения обусловлены тем, что в разное время суток многие из них работают по-разному, их активность то повышается, то понижается. Если же в ритмах появляются какие-то неполадки, если гены, например, начинают активироваться в неположенное время, или у них вообще исчезает ритмическая активность, то у организма начинаются серьезные проблемы. Например, известно, что из-за испорченных "часов" развиваются нейродегенеративные процессы, усиливается внутриклеточный стресс, начинаются проблемы с метаболизмом. То же самое, кстати говоря, происходит и с возрастом, поэтому принято было считать, что возрастные заболевания возникают, в том числе, и из-за поломок в регуляции суточных ритмов. Биологические часы действительно меняются по ходу жизни, однако здесь все дело, видимо, не только и не столько в общем затухании, "выпрямлении" ритмов. Исследователи из Университета штата Орегон решили сравнить, как с возрастом меняются часы у мух дрозофил. Известно, что активность гена можно определить по количеству матричной РНК (мРНК), которая на этом гене синтезируется. Матричная РНК служит, грубо говоря, посредником между ДНК и молекулярными машинами, собирающими белки. В целом, если пренебречь некоторыми деталями, можно сказать, что чем больше синтезируется мРНК, тем больше получается белка и тем сильнее клетка чувствует работу гена. Синтез РНК, в свою очередь, подчиняется разным регуляторам, среди которых есть и механизм суточных ритмов. И если мы проанализируем, как меняется в течение суток уровень матричной РНК с того или иного гена, то узнаем, зависит ли ген от суточных ритмов или нет. Ученые сравнили РНК, синтезированные на разных генах дрозофил, когда тем было пять дней и пятьдесят пять дней от роду. (Один день жизни дрозофилы можно приравнять к одному году человеческой жизни, так что можно себе представить, какой была возрастная разница между этими подопытными мухами.) И у тех, у других были гены, которые подчинялись суточному расписанию, но с возрастом у многих генов суточные изменения в активности исчезали, и только 45% оставались "ритмически активными" и у пожилых мух. Казалось бы, налицо возрастное отключение биологических часов. Однако, как пишут авторы работы в Nature Communications, у пожилых мух ритмическими внезапно становились другие гены, которые раньше не реагировали на указания внутренних часов. Многие из "позднеритмичных" генов были антистрессовыми. Они работали не только у старых дрозофил, но и у молодых - для этого насекомым нужно было устроить окислительный стресс, поместив их в среду с повышенным содержанием кислорода. Что любопытно, антистрессовые гены, когда они включались в молодых мухах, начинали работать в суточном ритме - то есть так же, как они работали у старых мух. И если у дрозофил отключали ген clock, который считается главным "часовщиком" и от которого как раз зависит ритмическая активность прочих генов, то у молодых насекомых антистрессовые гены переставали работать по суточному циклу. Из полученных результатов следует несколько важных выводов. Во-первых, как мы уже сказали, нельзя утверждать, что с возрастом биологические часы просто ломаются - то, что некоторые гены со временем перестают "активничать" в суточном ритме, означает, что на их место в биологических часах приходят другие. Во-вторых, как оказалось, некоторые антистрессовые гены работают в ритмическом режиме, вне зависимости от того, в каком возрасте их владелец. В молодости организм способен справляться с тем же окислительным стрессом без дополнительных усилий, и включать соответствующие гены приходится только в крайних случаях, но, если такое произошло, они будут работать опять же "по часам".

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026