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

Как шевронный рисунок протектора задних колёс тракторных шин влияет на работу техники

Для легковых автомобилей доступно огромное количество покрышек с различным рисунком протектора. А для тракторной техники все не так многообразно. Задние колёса трактора — важнейший...

Чунцин размером с Австрию: что скрывает «самый большой город в мире»

Представьте город, в который помещаются 32 Москвы. Где небоскрёбы стоят над реками, поезд заезжает прямо в жилой дом, а прогулка по соседнему кварталу неожиданно превращается в подъём по лестнице....

Одинокое облако без единой звезды массой в 130 миллионов Солнц может оказаться «темной» галактикой

Если навести оптический телескоп на участок неба в направлении созвездия Девы с координатами 13 часов 51 минута прямого восхождения и почти нулевым склонением, на снимках будут видны только далекие...

Как устроена раскаленная «планета-зефир»: «Джеймс Уэбб» нашел кварцевые облака и аномальный климат на WASP-17 b

Когда астрономы изучают атмосферы планет за пределами Солнечной системы, они чаще всего используют метод спектроскопии пропускания. В моменты, когда экзопланета проходит между Землей и своей...

Почему волк покидает родную стаю, даже когда в ней достаточно пищи

Волчья семья может годами жить на одной территории. Взрослые животные знают, где искать пищу, молодые постепенно осваивают окружающую местность, а подросшие волчата помогают заботиться о младших....

Илон Маск обещает летающий автомобиль к 2028 году. Эту сказку нам слово в слово рассказывали в 1957-м

На испытательном полигоне компании SpaceX в городе Макгрегор, штат Техас, состоялась закрытая презентация новой версии спортивного автомобиля Tesla Roadster. Во время показа машина заехала на...