Nanomagnet Melayang itu Berkat Fisika Kuantum

Nanomagnet Melayang itu Berkat Fisika Kuantum

Cosimo Rusconi (l.) and Oriol Romero-Isart (r.) bermain dengan sebuah levitron untuk menggambarkan penelitian mereka dalam bidang nanomagnetik / sciencedaily.com

SHNet, Munich – Fisikawan kuantum sekarang telah mampu menunjukkan bahwa, terlepas dari dalil Earnshaw, nanomagnet dapat dilestarikan secara stabil di medan magnet statis eksternal karena prinsip mekanika kuantum. Momentum sudut kuantum elektron, yang juga menyebabkan daya tarik, bertanggung jawab atas mekanisme ini.

Pada tahun 1842, ahli matematika asal Inggris, Samuel Earnshaw, membuktikan bahwa tidak ada konfigurasi stabil magnet permanen yang melayang. Jika satu magnet dilepas di atas yang lain, maka gangguan terkecil akan menyebabkan sistem mogok. Bagian atas yang magnetis, sering berupa mainan yang populer, menghindari dalil Earnshaw, yakni Bila diganggu, gerak kisi bagian atas menyebabkan koreksi dan stabilitas sistem terjaga.

Bekerja sama dengan para periset dari Institut Max Planck untuk Quantum Optics, Munich, fisikawan di kelompok riset Oriol Romero-Isart di Institute for Teoretical Physics, Universitas Innsbruck, dan Institute for Quantum Optics and Quantum Information, Austrian Academy of Sciences, sekarang telah menunjukkan bahwa “Di dunia kuantum, nanopartikel non-grating kecil dapat stabil melayang di medan magnet.” “Sifat mekanik kuantum yang tidak terlihat di dunia makroskopis namun sangat mempengaruhi benda nano yang bertanggung jawab atas fenomena ini,” kata Profesor Oriol Romero-Isart.

Albert Einstein dan fisikawan Belanda Wander Johannes de Haas telah menemukan pada tahun 1915 bahwa daya tarik adalah hasil dari prinsip mekanika kuantum, yaitu momentum sudut kuantum elektron, atau yang disebut spin elektron. Fisikawan dalam kelompok riset Oriol Romero-Isart sekarang telah menunjukkan bahwa putaran elektron memungkinkan levitasi stabil satu nanomagnet tunggal di medan magnet statis, yang seharusnya tidak mungkin dilakukan sesuai dengan dalil klasik Earnshaw.

Ahli Fisika teoritis melakukan analisis stabilitas komprehensif tergantung pada radius benda dan kekuatan medan magnet eksternal. Hasilnya menunjukkan bahwa, dengan tidak adanya disipasi, keadaan ekuilibrium muncul. Mekanisme ini bergantung pada efek gyromagnetic: Setelah perubahan arah medan magnet, momentum sudut terjadi karena momen magnetik pasangan dengan putaran elektron. “Ini menstabilkan pengangkatan magnetik nanomagnet,” jelas penulis pertama Cosimo Rusconi. Selain itu, para periset menunjukkan bahwa keadaan ekuilibrium nanomagnet yang melayang secara magnetis menunjukkan keterikatan pada derajat kebebasannya.

Oriol Romero-Isart dan timnya optimis bahwa nanomagnet yang terangkat ini dapat segera diamati secara eksperimental. Mereka telah memberi saran tentang bagaimana hal ini dapat dicapai dalam kondisi realistis. Nanomagnet yang diprediksi merupakan bidang penelitian eksperimental baru untuk fisikawan.

Studi tentang nanomagnet dalam kondisi tidak stabil dapat menyebabkan penemuan fenomena kuantum eksotis. Selain itu, setelah menggabungkan beberapa nanomagnet, magnet nano kuantum dapat disimulasikan dan dipelajari secara eksperimental. Nanomagnet yang dipaparkan juga diminati untuk aplikasi teknis, misalnya untuk mengembangkan sensor presisi tinggi.

Penelitian ini didukung oleh Kementerian Ilmu Pengetahuan, Riset, dan Ekonomi Federal Austria (BMWFW) dan European Research Council (ERC). (HNP)