Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм

Магнитные материалы традиционно классифицируются как ферромагнитные, например, декоративные магниты на железных дверцах холодильников, которые, как кажется, всегда магнитятся, или антиферромагнитные, например, два магнита в виде бруска, расположенные друг напротив друга противоположными полюсами, аннулируют друг друга, так что материал не обладает чистым магнетизмом.

Однако, похоже, существует третий класс магнитных материалов, свойство которых в 2022 году описали как альтермагнетизм.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

В микромасштабе магнетизм возникает из совокупности крошечных магнитов, связанных с электронами, которые называются спинами. В ферромагнитных материалах все спины электронов направлены в одну сторону, в то время как в антиферромагнитных материалах спины электронов выровнены в противоположных направлениях, половина направлена в одну сторону, а половина — в другую, что сводит на нет чистый магнетизм.

Теоретически альтермагнитные материалы обладают свойствами, сочетающими в себе свойства антиферромагнитных и ферромагнитных материалов. Одно из потенциальных применений альтермагнетиков — технология спинтроники, позволяющая эффективно использовать спин электронов в электронных устройствах, таких как магнитная память нового поколения. Однако выявление альтермагнетиков представляет собой сложную задачу.

Международная исследовательская группа под руководством доцента Ацуси Харики из Высшей инженерной школы Осакского столичного университета впервые разработала новый метод идентификации альтермагнетиков, используя в качестве тестового образца теллурид марганца (α-MnTe).

С помощью суперкомпьютера исследователи теоретически предсказали отпечаток альтермагнетизма в рентгеновском магнитном круговом дихроизме (X-ray magnetic circular dichroism, XMCD), который измеряет разницу в поглощении лево- и правокругового поляризованного света. Затем, используя синхротрон Diamond Light Source в Англии, они впервые в мире экспериментально продемонстрировали спектр XMCD для альтермагнетика α-MnTe.

Наши результаты показывают, что XMCD — эффективный метод для простой идентификации альтермагнитных материалов, — сказал профессор Харики.

Кроме того, можно ожидать, что он еще больше ускорит применение альтермагнетиков в спинтронике.

Иллюстрация: Osaka Metropolitan University

14.06.2024