Вчені нещодавно створили та зробили знімки нової магнітної речовини, відомої як альтермагнітний матеріал. У той час як деякі відкриття теоретизуються десятиліттями, перш ніж вчені нарешті можуть їх зробити або спостерігати, альтермагнетизм з'явився в колективній науковій свідомості лише за кілька років. І тепер у новій статті вчені показують, що вони можуть дуже точно налаштовувати ці матеріали, щоб створювати певні напрямки магнетизму. Ця робота опублікована в журналі Nature.
Фактично вони змогли підтвердити шалену (але обґрунтовану) теорію — що альтермагнетизм може поєднувати звичайний феромагнетизм з антиферомагнетизмом (як випливає з назв, вони вважалися несумісними протилежностями). Хоча це може не вплинути на вашу колекцію магнітів на холодильник, для людей, які створюють надпровідники та топологічні матеріали при температурі, близької до абсолютного нуля, це може стати наступною великою подією.
Стандартні феромагнітні матеріали (слово, що означає «напрямне залізо») працюють, застосовуючи силу до сусідніх предметів, які зроблені із заліза або інших відповідних елементів та сплавів. З іншого боку, антиферомагнетизм описує, як ці магніти можуть діяти дуже м'яко і майже непомітно на матеріали, які не потрапляють під «залізну» парасольку. А електромагніти, створені шляхом пропускання струму через спіральний провід, працюють так само, але потужніше і залежно від цього електричного струму. Земля має магнітне поле частково тому, що її розплавлене металеве ядро, що обертається, діє як електромагніт.
Однак в альтернативному магніті напрямок обертання (який впливає на магнетизм) може змінюватися в «решітці», утвореній тим, що відоме як ідеальний кристал — матеріалом, кристалічні структури якого ідеальні та не перериваються розломами, змінами напрямку або безліччю інших речей, які можуть відбуватися природним. чином. Наприклад, багато природних алмазів є ідеальними кристалами, що є частиною того, що надає їм їх надзвичайно чистого вигляду. Але метали можуть бути ідеальними кристалами.
У цьому експерименті вчені використовували фотоемісійну електронну мікроскопію (PEEM), поляризовану для виявлення магнітного впливу, щоб скласти карту всієї структури решітки кристалічного телуриду марганцю (MnTe). Їхнє об'єднане візуальне зображення показало базову кристалічну структуру з решіткою стрілок, що вказують напрямки магнетизму в кожній точці. Вчені також змогли маніпулювати точками магнітного спіну.
Дослідники вперше продемонстрували експериментальні докази альтермагнетизму у дослідженні, опублікованому раніше цього року, але вони не візуалізували отриманий матеріал настільки докладно. У цьому експерименті дослідники використовували імпульсний мікроскоп, сфокусований на особливій ділянці над матеріалом, яка показує, як обертаються його різні електрони - життєво важливий фактор, що визначає, як працює магнетизм. Ця робота стала ще одним важливим кроком на шляху візуалізації альтермагнетиків у дії.
Наноматеріали загалом становлять великий інтерес у багатьох галузях досліджень. Квантові комп'ютери працюють на цьому рівні, і вони ще мають пройти довгий шлях, перш ніж вони стануть практичними за межами вкрай специфічних і строго контрольованих лабораторних умов. Альтернативні магнітні матеріали також можуть зробити революцію в області спінтроніки, яка належить до вивчення та оптимізації твердотілих пристроїв, включаючи твердотілі накопичувачі (SSD) у комп'ютерах та смартфонах, які використовують спін електронів. Хоча традиційні феромагнетики, які ми використовуємо сьогодні, хороші з усіх боків, вони не ідеальні й можуть вносити розмиття між окремими бітами даних, відоме як перехресні перешкоди.
На нанорівні все, що ми зберігаємо всередині наших пристроїв, є результатом координованої дії електронів. Якби ці матеріали можна було покращити, це могло б означати більш високу ефективність, більше сховища у тому ж розмірі матеріалу та менші втрати при доступі до даних. І, як вказують вчені у своїй статті, альтернативні магніти могли б допомогти у подальшому вивченні практичних надпровідників та топологічних матеріалів.
Здається, майбутнє електроніки може залежати від високонастроюваних спінових схем.
Turn off rule everywhere
