Магнетизм играет важнейшую роль в различных сферах и отраслях – от запоминающих устройств до компонентов передового медицинского оборудования, энергоэффективных электродвигателей, магнитных датчиков и развивающихся квантовых технологий. Но, магнетизм не ограничивается ферромагнетизмом и антиферромагнетизмом, существует и третья скрытая сила – альтермагнетизм, гораздо более мощная.
Долгое время считалось, что магнетизм бывает только двух видов: ферромагнетизм и антиферромагнетизм. Обе эти формы имеют свою уникальную значимость, например, без ферромагнитов невозможно представить динамики, смартфоны, генераторы, жёсткие диски и т. д. В то время как антиферромагнетизм необходим для различных типов датчиков, детекторов и элементов квантовых вычислений.
Однако существует и третий скрытый тип магнетизма, называемый – альтермагнетизм. Впервые это понятие было предложено в 2022 году, но тогда не было найдено никаких убедительных доказательств его существования. Новое исследование, проведённое в рамках концепции, показывает, что альтермагнетизм существует на самом деле.
Читайте: Разрушая принципы – Что такое сверхпроводники и III тип сверхпроводимости
Что такое магнитный момент в материалах
Магнитный момент означает силу и направление магнитного поля, создаваемого материалом.
Тип магнетизма материала определяется спином его электронов. Если магнитные моменты, возникающие в результате спинов, направлены в одну сторону, материал является ферромагнитным. Однако, если магнитные моменты направлены в противоположную сторону, это свидетельствует об антиферромагнетизме.
Авторы нового исследования предполагают, что при альтермагнетизме магнитные моменты соседних атомов выровнены в противоположных направлениях, но не идеально антипараллельно. Вместо этого они слегка наклонены или демонстрируют сложное выравнивание из-за нарушения симметрии обратного времени (когда обратный процесс не похож на исходный).
Исследователи заметили альтермагнетизм, когда использовали фотоэмиссионную электронную микроскопию (ФЭМ) для изучения теллурида марганца (MnTe). ФЭМ предполагает использование рентгеновских лучей для выброса электронов с поверхности материала, а затем изображение этих электронов для выявления ряда свойств материала.
Исследователи использовали рентгеновские лучи с различной поляризацией для воздействия на MnTe. Например, когда на материал падали лучи с круговой поляризацией, он высвечивал уникальные магнитные области или домены, MnTe, вызванные нарушением симметрии обратного времени.
В то время как горизонтально или вертикально поляризованные рентгеновские лучи выявляли ориентацию магнитных моментов внутри материала. Удивительно, но, когда авторы исследования объединили результаты этих экспериментов, заметили альтермагнитные состояния.
«Мы демонстрируем наноразмерное изображение альтермагнитных состояний от вихрей и доменных стенок размером 100 нанометров до однодоменных состояний размером 10 микрометров в теллуриде марганца (MnTe)», – говорят авторы исследования.
Сила альтермагнетизма
Альтермагнетизм – это необычное и редко наблюдаемое явление, но оно сочетает лучшие характеристики ферромагнетизма и антиферромагнетизма.
Например, альтермагнетики обладают «скоростью и устойчивостью антиферромагнетиков, но у них также есть важное свойство ферромагнетиков, называемое нарушением симметрии обратного времени», – рассказал Альфредо Даль Дин, один из авторов исследования и сотрудник Ноттингемского университета.
Сочетание таких свойств может привести к множеству интересных разработок. Например, авторы предполагают, что альтермагнетики способны увеличить скорость работы микроэлектронных компонентов в тысячу раз. Кроме того, они могут привести к разработке передовых магнитных систем и помочь учёным реализовать такие мощные явления, как сверхпроводимость.
«Наша экспериментальная работа позволила установить мост между теоретическими концепциями и реальным воплощением, что, надеюсь, осветит путь к разработке альтермагнитных материалов для практического применения», – сказал Оливер Амин, первый автор исследования и старший научный сотрудник Ноттингемского университета.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU