磁和電以多種怪異而奇妙的方式聯(lián)系在一起，如某些晶體中就存在著(zhù)令人著(zhù)迷的磁電效應——晶體的電學(xué)特性會(huì )受到磁場(chǎng)的影響，反之亦然。

現在事情變得更加古怪了，因為科學(xué)家們發(fā)現了對稱(chēng)晶體中的全新磁電效應，而這原本是不可能存在的東西。

一種被稱(chēng)為硅酸鎵鑭的特定類(lèi)型的晶體——由鑭，鎵，硅、氧和鈥原子組成——具有對稱(chēng)的結構，據認為可以消除磁與電之間的聯(lián)系。

奧地利維也納工業(yè)大學(xué)(TU Wien)的物理學(xué)家安德烈·皮梅諾夫(Andrei Pimenov)說(shuō)：“晶體的電和磁特性是否耦合取決于晶體的內部對稱(chēng)性。如果晶體具有高度對稱(chēng)性，例如，晶體的一側正好是另一側的鏡像，那么從理論上講就不會(huì )有磁電效應?！?/p>

好吧，最新的發(fā)現就是：不僅對稱(chēng)晶體能夠產(chǎn)生磁電效應，而且是以前從未見(jiàn)過(guò)的效應。

科學(xué)家們說(shuō)，雖然對稱(chēng)性在幾何意義上得以保留，但鈥原子的磁性打破了對稱(chēng)性，從而使這種效應逐漸進(jìn)入了量子物理學(xué)領(lǐng)域。晶體中的正電荷和負電荷會(huì )稍微移位。

通過(guò)電場(chǎng)很容易做到這一點(diǎn)，但是對于硅酸鎵鑭，也可以通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)完成——關(guān)鍵是磁場(chǎng)的強度。

皮梅諾夫說(shuō)：“硅酸鎵鑭晶體的結構是如此對稱(chēng)，以至于它不應產(chǎn)生任何磁電效應。而且在弱磁場(chǎng)的情況下，也確實(shí)如此。但是，如果我們增加磁場(chǎng)強度，就會(huì )發(fā)生一些超越常理的事情——原子改變其量子態(tài)并獲得磁矩。這破壞了晶體的內部對稱(chēng)性?！?/p>

硅酸鎵鑭晶體的極化強度和磁場(chǎng)強度之間呈線(xiàn)性關(guān)系，這是正常的現象，而極化強度與磁場(chǎng)方向之間的關(guān)系則完全不正?！菑姺蔷€(xiàn)性關(guān)系。

這是全新的東西——磁場(chǎng)旋轉微小角度可能會(huì )導致電極化效應發(fā)生較大變化。

研究人員下一步想要查看這種新效應是否可逆，即通過(guò)電場(chǎng)改變磁特性。

這無(wú)疑是非常前沿的物理學(xué)內容，但是對應用層面，如數據技術(shù)，也是非常有價(jià)值的發(fā)現。磁電效應對各種類(lèi)型的傳感器技術(shù)也很重要。

“在諸如計算機硬盤(pán)之類(lèi)的磁性存儲器中，需要磁場(chǎng)。它們是由電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生的，而這需要相對大量的能量和時(shí)間。如果有直接的方法可以通過(guò)電場(chǎng)來(lái)切換固態(tài)存儲器的磁性能，那將是一個(gè)突破?！?/p>

該研究已發(fā)表在《NPJ量子材料》上。

https://www.sciencealert.com/a-new-magnetoelectric-effect-has-been-found-in-a-symmetrical-crystal