Магниты вроде тех, которые висят у нас на холодильниках — пример ферромагнетизма, одной из трех форм магнетизма, присущих веществу. Она возникает, когда спины всех электронов в материала указывают в одну сторону. К другим, более слабым проявлениям магнетизма, относят парамагнетизм, диамагнетизм и антиферромагнетизм.

Специалисты Высшей технической школы Цюриха открыли странную новую форму магнетизма, исследуя магнитные свойства экспериментальных муаровых материалов, возникающих при наложении друг на друга двумерных листов диселенида молибдена и дисульфида вольфрама. Эти материалы обладают решетчатой структурой, которая может удерживать электроны, пишет New Atlas.

Для того чтобы выяснить, какой тип магнетизма присутствует в этих муаровых материалах, исследователи сначала направили туда электрический ток и постепенно повышали напряжение. Затем, измеряя магнетизм, они осветили материал лазерным лучом и определили силу отраженного света для различных показателей поляризации. Это позволяет понять указывают ли спины электронов в одном направлении (в случае ферромагнетизма) или нет (парамагнетизм).

Поначалу материал вел себя как парамагнетик, но по мере добавления в решетку электронов его свойства неожиданно начали меняться в сторону ферромагнетизма. Любопытно, что этот сдвиг происходит именно когда электронов в решетке становится слишком много, что исключает обменное взаимодействие.

«Это яркое свидетельство нового типа магнетизма, который нельзя объяснить обменным взаимодействием», — сказал Атач Имамоглу, главный автор статьи, вышедшей в журнале Nature.

Исследователи предложили другой механизм: когда в ячейки решетки проникает больше одного электрона, они объединяются в частицы «дублоны», которые заполняют всю решетку посредством квантового туннелирования. Но как только это происходит, электроны минимизируют свою кинетическую энергию, упорядочив свои спины — так возникает ферромагнетизм. Эта «кинетическая» форма магнетизма была предсказана в теории несколько десятков лет назад, но до сих пор в твердых материалах ее никто не наблюдал.

До недавнего времени использование магнитной силы для управления объектами на расстоянии считалось непрактичным. Сила магнитного поля быстро падает по мере увеличения расстояния между источником и объектом. Однако команде военных ученых из КНР удалось, по всей видимости, обойти это затруднение. На дистанции до 1 км созданное ими устройство способно остановить или перенаправить большой обломок космического мусора, не дав ему попасть в корабль или спутник.