Альтермагнетики: как управлять электронами с помощью квантовой геометрии?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Мир магнетизма, казалось бы, хорошо изучен: ферромагнетики, притягивающиеся к магниту, и антиферромагнетики, практически не реагирующие на его воздействие. Но наука не стоит на месте, и недавно исследователи открыли новый класс магнитных материалов — альтермагнетики. Их необычные свойства интригуют ученых и открывают захватывающие перспективы в электронике и спинтронике.

Что же такого особенного в этих материалах? Секрет кроется в уникальном поведении спина электронов. В отличие от ферро- и антиферромагнетиков, где спины электронов упорядочены определенным образом, в альтермагнетиках спин зависит от импульса электрона. Эта зависимость порождает необычный тип магнетизма, открывающий путь к созданию принципиально новых устройств.

Альтермагнетизм, вольная интерпретация
Альтермагнетизм, вольная интерпретация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Но не только практическое применение привлекает внимание ученых. Альтермагнетики стали ключом к пониманию сложных квантовых явлений, в частности, влияния квантовой геометрии на свойства материалов. Представьте себе электрон, движущийся в кристаллической решетке. Его движение можно описать не только траекторией, но и абстрактным пространством, геометрия которого определяется квантовыми свойствами материала. Эта геометрия, описываемая такими понятиями, как кривизна Берри и квантовая метрика, непосредственно влияет на отклик материала на внешние воздействия, например, электрическое поле.

В антиферромагнетиках, обладающих PT-симметрией (комбинацией симметрий чётности и обращения времени), кривизна Берри равна нулю, и нелинейный отклик второго порядка определяется квантовой метрикой. Но альтермагнетики лишены PT-симметрии, и влияние квантовой геометрии на их свойства долго оставалось загадкой.

Недавно ученые из Университета Стоуни-Брук сделали важный шаг в понимании этой загадки. Они исследовали нелинейный отклик планарных альтермагнетиков и обнаружили удивительный эффект: ведущим нелинейным откликом в этих материалах является отклик третьего порядка, индуцированный квантовой геометрией. Это открытие имеет фундаментальное значение, поскольку демонстрирует прямую связь между абстрактными квантово-геометрическими характеристиками и макроскопическими свойствами материала.

Чередование магнитного и кристаллического рисунка в альтермагнитном теллуриде марганца (MnTe, слева) и диоксиде рутения (RuO2, справа).
Чередование магнитного и кристаллического рисунка в альтермагнитном теллуриде марганца (MnTe, слева) и диоксиде рутения (RuO2, справа).
Автор: By Libor Šmejkal — Provided by the author, CC BY-SA 4.0 Источник: commons.wikimedia.org

Более того, оказалось, что этот отклик необычайно силен благодаря большому спиновому расщеплению в альтермагнетиках. Слабое спин-орбитальное взаимодействие также проявляется в нелинейном отклике, что открывает новые возможности для изучения этого класса материалов.

Исследование нелинейного транспорта в альтермагнетиках — это лишь первый шаг на пути к пониманию их уникальных свойств. Дальнейшие исследования, учитывающие влияние беспорядка в кристаллической решетке, позволят еще глубже проникнуть в мир квантовой геометрии и, возможно, откроют дверь к созданию новых технологий будущего.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Вселенная может схлопнуться иначе: почему физики 50 лет упускали из виду другую форму распада вакуума

В квантовой физике вакуумом называют не абсолютную пустоту, а состояние квантового поля с минимально возможной энергией. Однако у поля может быть сразу несколько состояний, в которых оно способно...

Физики наконец выяснили, как именно возникает статическое электричество при ударе одинаковых предметов

Когда два твердых предмета ударяются друг о друга или трутся поверхностями, между ними переходит электрический заряд. В повседневной жизни мы замечаем это, когда синтетическая одежда начинает...

Канат под улицей: как в 1873 году появились знаменитые трамваи Сан-Франциско

Ранним утром 2 августа 1873 года на Клей-стрит было почти пусто. В четыре часа небольшой вагон подошёл к верхней части одного из крутых сан-францисских склонов. Лошади перед ним не было,...

Обсерватория Веры Рубин открыла своего первого кандидата в карликовые планеты Солнечной системы: почему его не замечали 10 лет

В октябре 2026 года астрономы объявили об открытии крупного небесного тела на дальних окраинах Солнечной системы. Объект получил временное рабочее название 2026 ED138. Он обращается вокруг Солнца...

«Мелодия-106»: парадоксы первого в СССР музыкального центра первого класса

В 1978 году Рижский радиозавод имени Попова начал выпуск «Мелодии-106-стерео». В одном корпусе объединили радиоприёмник диапазонов ДВ, СВ, КВ I—III и УКВ, кассетную панель на венгерском ЛПМ,...

Обзор внешнего аккумулятора EcoFlow RAPID 25K (EF-HB-002): 170 Вт, PD 3.1 и информативный TFT-дисплей

EcoFlow RAPID Power Bank (модель EF-HB-002) позиционируется как высокомощный внешний аккумулятор для ноутбуков, планшетов и смартфонов. Заявленные параметры: ёмкость 25 000 мАч, суммарная выходная...