Aktuální vydání

Číslo 3/2021 vyšlo tiskem 10. 3. 2021. V elektronické verzi na webu 26. 3. 2021. 

Téma: Elektrotechnika v průmyslu; Ochrana před přepětím

Inovace, technologie, projekty
Historie výrobků STEGO
Průmysl 4.0 – kdysi a dnes (3)
Panasonic: Produkty průmyslové automatizace k vašemu otestování
ABB oznámila výrazný nárůst v počtu nabíjecích stanic v Česku

Číslo 2/2021 vyšlo tiskem
9. 4. 2021. V elektronické verzi na webu 19. 4. 2021.

Denní světlo
Denné osvetlenie novostavby telocvične pomocou GLASSFLOOR

Příslušenství osvětlovacích soustav
DALI LINK – inteligentní a ekonomické řízení osvětlení pro samostatné místnosti
Napájecí zdroje LED s bezdrátovým rozhraním v nabídce MEAN WELL

V nově odhaleném jevu se spojuje elektrický náboj s magnetismem

29. 11. 2013 | |

V magnetoelektrických materiálech lze elektrické a magnetické vibrace spojit do tzv. „elektromagnonů“. Do technologie jsou vkládány velké naděje.

Obory jako například mikroelektronika, jsou založeny na interakci mezi hmotou a elektromagnetismem. Elektromagnetické signály lze vytvářet a skladovat v materiálech, které jsou k tomu speciálně uzpůsobeny. Věda většinou elektrické a magnetické jevy studuje odděleně. Existuje však zvláštní skupina materiálů zvaných "multiferoika", v nichž jsou elektrické a magnetické jevy úzce propojeny. Vědci na Vienna University of Technology (TU Wien) dokázali, že magnetické vlastnosti mohou být ovlivněny externím elektrickým polem. To otevírá zcela nové možnosti pro vysokofrekvenční elektroniku.

To nejlepší z obou světů

Dlouho se vědělo, že elektrický náboj a magnetismus jsou dvěma stranami téže mince. Vlny ve volném prostoru, jako je například viditelné světlo nebo signál mobilního telefonu, jsou vždy složeny z elektrické i magnetické komponenty. Avšak pokud se bavíme o vlastnostech materiálu, elektřina a magnetismus jsou zpravidla považovány za dvě samostatné oblasti. Rozlišujeme tak materiály s magnetickým uspořádáním, které mění vlastnosti v magnetickém poli, a materiály s elektrickým uspořádáním, které své vlastnosti mění v závislosti na elektrickém poli nebo proudu který jimi prochází.

Magnet má magnetické pole, ale ne elektrické. Piezoelektrický pak na druhou stranu generuje elektrické pole, ale ne magnetické. Protože oba dva jevy zpravidla vznikají hodně odlišným způsobem, mělo se za to, že mít obojí je nemožné, říká profesor Andrei Pimenov z TU Vienna.
Magnetické uspořádání vytvářejí elektrony, které následují své magnetické momenty, elektrické uspořádání vychází z toho, jak vůči sobě stojí kladný a záporný pól.

Elektromagnony

V roce 2006 Andrei Pimenov objevil důkaz excitací založených na elektrickém i magnetickém uspořádání zároveň. Tyto excitace, které byly nazvány elektromagnony, se od té doby staly předmětem mnoha diskusí odborníků na materiály. Nyní se Pimenovovi a jeho týmu podařilo spínat tyto excitace ve speciálním materiálu vyrobeném z dysprosia, manganu a kyslíku DyMnO3.

V tomto materiálu elektrony získávají magnetický moment při velmi nízkých teplotách. Magnetický moment každého elektronu je mírně odkloněn vlivem vedlejšího elektronu, čímž vzniká jakási spirála magnetických momentů. Spirála má dvě možné orientace – ve směru hodinových ručiček a proti směru – a je to právě vnější elektrické pole, čím je možné tyto dva směry přepínat.

Vibrující atomy, kolísající momenty

V magnetoelektrických materiálech jsou náboje a magnetické monety atomů propojeny. V oxidu dyprosia a manganu je toto spojení mimořádně silné, a tak, když začnou kolísat magnetické momenty, začne se měnit i elektrický náboj. Magnetické momenty i elektrický náboj excitují materiál zároveň a mohou být ovlivňovány jedním externím polem.

To se projeví například když pošleme skrze materiál teraherzové vlnění. Polarizace vlny se změní a multiferoický materiál se magneticky uspořádá. Pokud se magnetické pole dostane do blízkosti elektrického, změní se směr rotace teraherzového vlnění.

Existuje mnoho představ, jak tento jev v budoucnu využít: uplatní se ve všech oblastech, kterým by plynuly výhody z kombinace magnetických a elektrických jevů – to by mohlo znamenat nové druhy zesilovačů, transistorů nebo paměťových zařízení. Z elektromagnonů by mělo být možné stavět také vysoce citlivé senzory.

Původní článek naleznete ZDE