Сверхсильные магнитные поля напряжённостью свыше 100 Тл способны вызывать необычные изменения в материалах: спины электронов и атомы перестраиваются, образуя новые фазы или деформируя кристаллическую решётку. Одним из ключевых эффектов является магнитострикция — растяжение или сжатие структуры.
Такие поля существуют лишь микросекунды, поскольку разрушают катушки генераторов. Японские учёные из Токийского университета электрокоммуникаций, RIKEN и партнёров разработали портативный генератор PINK-02, создающий поля до 110 Тл, и интегрировали его с рентгеновским лазером на свободных электронах (XFEL) для фиксации атомных позиций.
В эксперименте на твёрдом кислороде исследователи применили сверхбыстрые рентгеновские импульсы во время магнитного импульса. Анализ снимков показал гигантское магнитоупругое растяжение кристалла на 1%. Это связано с конкуренцией спиновых взаимодействий и сил решётки при полях >100 Тл.
Результаты подчёркивают влияние спинов на стабильность структуры. В будущем генератор позволит изучать другие материалы в полях до 120–130 Тл, включая θ-фазу кислорода и изменения в различных веществах.
Карикатурное изображение PINK-02 и фотографии портативного генератора мощностью 110 Тл на третьей линии японского рентгеновского лазера на свободных электронах SACLA.
Источник: Ikeda et al.
Дополнительная информация: Akihiko Ikeda et al, X-Ray Free-Electron Laser Observation of Giant and Anisotropic Magnetostriction in β-O2 at 110 Tesla, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/r7br-qnrn.
Источник: https://phys.org/news/2025-11-solid-oxygen-crystal-extreme-magnetic.html