Ученые из России и Германии разработали новую методику, позволяющую прогнозировать изменения электрического сопротивления материалов в магнитном поле. Это открытие дает возможность глубже понять поведение магнитных кристаллов и проектировать электронные компоненты с заранее заданными характеристиками, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
В большинстве металлов магнитное поле увеличивает сопротивление, так как сила Лоренца затрудняет движение электронов. Однако в некоторых слоистых магнитных материалах наблюдается обратный эффект: при включении магнитного поля сопротивление уменьшается, причем это магнитосопротивление не зависит от направления тока и поля. Долгое время этот феномен оставался необъясненным.
Ученые из НИТУ МИСИС вместе с отечественными и зарубежными коллегами выяснили, что разгадка кроется во внутреннем строении кристаллов. В таких материалах соседние атомы ведут себя как магниты, направленные в разные стороны. Это приводит к неравномерному распределению электронов между слоями кристалла и их сильному рассеянию на дефектах, что увеличивает сопротивление. При воздействии магнитного поля магнитный порядок ослабевает, электроны распределяются более равномерно, рассеяние уменьшается — и сопротивление падает.
«Разработанная модель позволяет не просто описать этот процесс, но и рассчитать, насколько изменится сопротивление. Более того, по таким измерениям можно определить важные параметры электронной структуры материала. То есть эффект становится инструментом диагностики взаимодействия магнитного порядка с электронами проводимости», — объясняет Павел Григорьев, профессор кафедры теоретической физики и квантовых технологий НИТУ МИСИС, ведущий научный сотрудник Института теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН.
Модель была проверена на слоистом антиферромагнитном материале EuSn₂As₂ (соединение европия, олова и мышьяка). Расчеты полностью совпали с экспериментальными данными: теория корректно воспроизводит величину снижения сопротивления и его зависимость от магнитного поля.
По словам эксперта, предложенный механизм универсален и применим к широкому классу слоистых антиферромагнитных металлов. Он объясняет наблюдаемый эффект не как случайную особенность конкретного образца, а как естественное следствие их электронной структуры. Эти результаты имеют особое значение для развития спинтроники — направления электроники, в котором для передачи и обработки информации используется не только заряд, но и спин электрона. Понимание того, как магнитный порядок влияет на проводимость, позволяет более точно проектировать и создавать материалы с заранее заданными свойствами.
Ранее ученые ИФА РАН объяснили причины редкой озоновой аномалии марта 2025 года и оценили ее влияние на климат и уровень ультрафиолета в северном полушарии.