Оглянитесь вокруг, что вы видите? Дома, машины, деревья, людей и т.д. Все куда-то бегут, все куда-то спешат. Город, напоминающий муравейник, особенно в час пик, всегда наполнен движением.

И такая же картина наблюдается не только в «большом» мире, но и на атомарном уровне, где неисчислимое множество частиц движутся навстречу друг другу, сталкиваются, отдаляются и вновь находят нового партнера для своего невероятно сложного и порой столь кратковременно танца. Отбросим в сторону утрирование и поэтичность и поговорим сегодня об исследовании, в котором международная команда ученых из университета штата Северная Каролина, Ок-Риджской национальной лаборатории, университета штата Огайо и Китайской академии наук доказали, что парамагноны могут преобразовывать разницу температур в электрическое напряжение.

Что такое парамагноны, в чем их уникальная особенность, как ученые реализовали свой необычный «генератор» и насколько он эффективен? Об этом мы узнаем из доклада исследовательской группы.

Теоретическая база

Для начала нам стоит разобраться с этими непонятными парамагнонами, что они такое и с чем их едят. А для этого нужно понять, что из себя представляют их старшие братья — магноны.

Магнон — это квазичастица, которая соответствует элементарному возбуждению в момент взаимодействия спинов (собственный момент импульса элементарных частиц, не связанный с перемещением частицы в пространстве).

В твердых телах, обладающими магнитными ионами, термические возмущения спинов могут либо выстраиваться друг с другом (ферромагнетики или антиферромагнетики), либо не выстраиваться (парамагнетики), т.е. упорядочиваться или не упорядочиваться.

В парамагнетиках спины кажутся хаотичными, в отличие от ферромагнетиков/антиферромагнетиков, однако это не совсем так. На самом деле они образуют кратковременные, локально упорядоченные структуры ближнего взаимодействия — парамагноны, которые существуют очень и очень недолго (миллиардные доли секунды, а то и меньше). С точки зрения распространения, то парамагноны охватывают всего несколько атомов (от 2 до 4).

Проще говоря, активность парамагнонов напоминает физическую реализацию лозунга «life fast, die young» (живи быстро, умри молодым), от чего ранее интерес к ним был не столь велик. Но в труде, рассматриваемом нами сегодня, ученые продемонстрировали, что даже парамагноны способны перемещаться при разнице температур и захватывать с собой парочку свободных электронов, генерируя при этом термо-ЭДС.