قد يسمع غير الفيزيائيين عن “تأثير هول” ويعتقدون أنه يرتبط بالطريقة التي يطول بها الوقت عند محاولة إخراج الأطفال الصغار من الباب الأمامي، أو الظاهرة التي تنسى فيها دائمًا مفاتيحك أو هاتفك أثناء سفرك عبر الردهة. ومع ذلك، فإن تأثير هول الفعلي يتعلق بالطريقة التي تتفاعل بها التيارات الكهربائية والمجالات المغناطيسية في سيناريوهات معينة – فهو مفيد في مجموعة واسعة من التقنيات التي تحتاج إلى اكتشاف المغناطيسية، بما في ذلك الأغطية القابلة للطي على الهواتف. بينما كان التأثير معروفًا منذ ذلك الحين اكتشفه الفيزيائي إدوين هول في عام 1879، وقد وجد الباحثون بقيادة فريق من جامعة كارنيجي ميلون في الولايات المتحدة الآن أنه ليس من الضروري أن يعمل بالطريقة التي اعتقد بها العلماء دائمًا. إطار الحدود = “0” سماح = “مقياس التسارع؛ التشغيل التلقائي؛ الكتابة في الحافظة؛ الوسائط المشفرة؛ جيروسكوب؛ صورة داخل صورة؛ web-share” Referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin”allowfullscreen> يمكن أيضًا إنتاج نسخة مغناطيسية من هذه الظاهرة، المعروفة باسم تأثير هول الشاذ، عن طريق مغنطة المادة نفسها. تظهر دراسة جديدة أن هذه المغنطة لا تحتاج بالضرورة إلى الإشارة إلى اتجاه واحد محدد – فهي أكثر تنوعًا من ذلك، كما أفاد فريق البحث في دراسة نشرت في مجلة Nature Materials. “لفترة طويلة، اعتقد الناس أن تأثير هول يعمل فقط عندما يكون المجال المغناطيسي يقول الفيزيائي سيمرانجيت سينغ من جامعة كارنيجي ميلون: “تم تطبيقه بشكل عمودي على مستوى الفيلم. لقد أظهرنا أن هذا غير صحيح – يمكنك أيضًا الحصول على استجابة عندما يكون المجال في المستوى.” صورة بصرية لأحد أجهزة الدراسة، تظهر TaIrTe4 (شرطات حمراء)، Cr2Ge2Te6 (شرطات زرقاء)، والأقطاب الكهربائية (شرطات صفراء). (Kao et al., Nat. Mater., 2026) إنه تحول في التفكير تم وضعه نظريًا من قبل، ولكن لم يتم إثباته أبدًا في نظام ثنائي الأبعاد مثل ذلك الذي أنشأه الباحثون هنا. تم استخدام هذه النظريات كأساس لإنشاء بنية ذرية مخصصة، تتكون من طبقة رقيقة جدًا من مادة التنتالوم إيريديوم تيلوريد (TaIrTe4)، مقترنة بطبقة مغناطيسية من CGT (Cr2Ge2Te6). كان المزيج الهيكلي كافيًا لـ “تسريب” المغناطيسية إلى الطبقة غير المغناطيسية، مع تقليل بعض التماثل المادي المتأصل الذي من شأنه أن يقيد كيفية إنشاء تأثير هول. يقول سينغ: “اقترح الناس ذلك وكانت الأفكار موجودة، ولكن من الصعب جدًا صنع مادة مغناطيسية ذات التماثل الصحيح للقيام بذلك”. ما فعلناه هو أننا وجدنا مادة ذات التماثل الصحيح وجعلناها مغناطيسية.” إنه تقدم كبير لفهم التأثير الأساسي في الفيزياء يمكن لجهاز استشعار واحد أن يحل محل إعدادات أكثر تعقيدًا. وهناك طريقة أخرى للتفكير في الأمر وهي أن جهازًا واحدًا رفيعًا للغاية سيكون قادرًا على اكتشاف المجالات المغناطيسية على طول محاور متعددة، بدلاً من محور واحد فقط. يقول الفيزيائي جيوتي كاتوتش من جامعة كارنيجي ميلون: “يوضح هذا حقًا قوة بناء هياكل متغايرة دقيقة ذريًا للمواد الكمومية الناشئة ثنائية الأبعاد للحصول على خصائص إلكترونية ومغناطيسية عند الطلب”. وتم إجراء بعض النمذجة النظرية أيضًا، جنبًا إلى جنب مع المختبر. أظهرت النماذج أن تأثيرات الإلكترون المختلفة – مثل اقتران المدار المغزلي (حيث تقترن حركة الإلكترون بالدوران المغزلي) وتفاعلات التبادل المغناطيسي – يمكن أن تفسر الاستجابة الملحوظة، ولكن ستكون هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لمعرفة ذلك على وجه اليقين. هناك آثار أوسع أيضًا. جميع المواد لها تماثل جوهري معين، لكن البحث يظهر أن الجمع بين المواد يمكن أن يكسر هذه التماثلات ويعدلها بطرق مفيدة – ومن المحتمل أن تكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية أحد المجالات التي يمكنها ذلك. ومع ذلك، في الوقت الحالي، هذه تجربة صغيرة الحجم يتم إجراؤها في ظروف معملية محددة للغاية – بما في ذلك درجات الحرارة المبردة. وستكون الخطوات التالية للباحثين هي اختبار تأثير هول البديل في نطاق أوسع من المواد، أقرب إلى درجة حرارة الغرفة. ذات صلة: اكتشاف استثناء مذهل لقانون الفيزياء البالغ عمره 200 عام “تكشف نتائجنا عن إمكانية تصميم تأثيرات هول القابلة للضبط من خلال التحكم في التماثل البلوري وتبادل التفاعلات في الواجهات”، كما كتب الباحثون في ورقتهم المنشورة. إمكانيات إجراء تحقيقات مستقبلية في مواد طوبولوجية أخرى منخفضة التناظر لهندسة ظواهر نقل كمومية جديدة للجيل التالي من الأجهزة الإلكترونية والإلكترونية.
المصدر الأصلي: www.sciencealert.com
