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【初級】今までの常識を破る「二次元磁石」の発見!?

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二次元における物理は21世紀物理の大きなテーマですが、二次元の「磁石」はこれまで見つかっていませんでした。しかしついに今年、Natureで「二次元磁石を発見した」という報告がなされました。(2017年5月、米ワシントン大学のグループから報告)
今回はこの二次元磁石の発見の重要性について紹介します。

今日は新しい「磁石」の発見について紹介するぞ。


新しい磁石?どう新しいの?


まず、普通の磁石の真ん中をはさみで切ることを考えよう。磁石はどうなると思うかな?


この前教えてもらったからばっちりだよ! S極とN極を両方持つ磁石がふたつできるんだよね。


8_8and8_4_shape

磁石を切ると、S極とN極を両方持つ磁石がふたつできる

 

そうじゃ!では、この磁石を切るという作業を、何万回、何億回と繰り返して、磁石をどんどん薄くしてみよう。するとどうなるかな?


すごく薄い磁石ができる!


あるところまではそうじゃ。しかし、あまり薄くしすぎると、あるところで磁石でなくなってしまうのじゃ。


えっ、どういうこと?


ものを限界まで薄くするとあるところで原子一個分の厚みの二次元の膜になるのじゃが、三次元と二次元ではものの性質を大きく違うのじゃ。そして、「二次元の磁石は存在しない」という定理があるのじゃ。


「二次元の磁石は存在しない」ってことは、磁石をどんどん薄くしていくと磁石でなくなってしまうんだね。


この定理は50年も前に証明されていて、いまでは磁石の研究をする者の常識として深く浸透しているのじゃ。

8_8and8_4_shape

磁石を薄くしていくと、最後には磁石でなくなってしまう

 

そこで本題じゃ。今回みつかった新しい磁石とは、その常識に反して、いくら薄くしても磁石であり続ける「二次元磁石」なのじゃ。


二次元磁石」!? でも、原子と同じって、一体どのくらい薄いの?


驚くことに、0.000001ミリメートルまで薄くしても磁石としての性質を持ったままだったのじゃ。


8_8and8_4_shape

ものを「はいで」0.000001 mmまで薄くしても、磁石のままだった!

 

そんなに薄い磁石が作れたんだ!だけど…、さっき言ってた「二次元の磁石は存在しない」って定理はどうなったの?


定理の抜け穴になるものを作ったということになるな。その抜け穴のくわしい正体はまだ議論されている途中じゃ。


う~ん、なんだかもやっとしているなあ。


だからこそ面白いとも考えられるぞ。今回の発見をはじまりに、二次元磁石を説明できるような新しい理論の研究が始まるじゃろう。それだけじゃなく、二次元磁石を使ってわしらの生活に役立つものをつくる動きも始まっているぞい。

例えば、二次元磁石と他の材料を重ねることで、ものすごく薄くてペラペラのパソコンができたりするかもしれんのう。


そうか、この発見で新しい扉が開くかもしれないんだね。楽しみだなあ。


-2D magnet, 初級

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