Физики описали магнетизм третьего типа, альтермагнетизм

При ферромагнетизме магнитные моменты, крошечные магнитные поля составляющих статья частиц, выстраиваются в одном направлении и создают более сильное магнитное поле ввода. Это классическая модель с северным и южным полюсами, знакомая вам по магнитам на вашем холодильнике. Тем не менее в таких материалах возникают паразитные магнитные поля, которые могут мешать работе компьютерных микросхем и другой электроники.

При антиферромагнетизме магнитные моменты направлены в противоположные стороны и компенсируют друг друга, следовательно у материала в целом нет ни северного, ни южного полюса.

Если бы нам удалось объединить лучшее из обоих миров, в частности, в универсальном и тонком материале, он мог бы оказаться очень полезен в мире постоянно уменьшающихся электромагнитных технологий. Именно это, как сообщают учёные, им удалось сделать, получив новые экспериментальные свидетельства «альтермагнетизма», недавно обнаруженного типа магнетизма, в имеющем слоистую структуру материале с множеством потенциальных применений.

В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, группа физиков вырастила кристаллы материала Co₁/₄TaSe₂. Чтобы соединить компоненты в пригодный для экспериментов материал, их пришлось «запекать» при температуре более чем 900°С на протяжении двух недель.

Чтобы подтвердить альтермагнетизм, исследователи использовали способ квантового моделирования и фотоэмиссионную спектроскопию с угловым разрешением (ARPES). В последней на материал направляют пучок света, который выбивает из него электроны, после чего учёные могут определить их энергию и направление движения. Так исследователи получили энергетическую зонную структуру материала, своего рода карту того, в каких состояниях его электроны могут и не могут находиться.

Они обнаружили расщепление зон, причём расщеплённые состояния имели противоположную спиновую поляризацию, то есть различались направлением спина элементарных частиц. Условно частицы могут иметь спин, направленный «вверх» или «вниз». Разумеется, электроны на самом деле не вращаются, как Земля вокруг своей оси. Скорее сообщается о математически определяемом угловом моменте. Однако это важнейшее квантовое свойство, и исследователи показали, что материал Co₁/₄TaSe₂ разделяет электронные состояния в зависимости от их спина. Такое сочетание свойств может сделать этот легко настраиваемый статья прекрасной средой для исследования загадок магнетизма.

«Свидетельства альтермагнетизма в столь универсальной материальной платформе открывают множество новых возможностей», сообщает Майло Спраг, физик‑экспериментатор из Университета Центральной Флориды и ведущий автор исследования. «Сейчас в теории альтермагнетизма идёт много дискуссий о том, как спин‑поляризованные электронные состояния взаимодействуют с другими магнитными явлениями. Теперь у нас есть статья, который мы можем легко модифицировать, чтобы исследовать эти новые вопросы».