Эксперименты с нейтронами помогли выявить неожиданную связь между магнитной структурой кристаллов и их электрическими свойствами. Как сообщает SciTechDaily, даже небольшое механическое сжатие способно изменить магнитное строение некоторых кристаллов и повлиять на их электрическое поведение. Этот эффект специалисты Национальной лаборатории Оук-Ридж (ORNL) Министерства энергетики США продемонстрировали на альтермагнетах — новом классе магнитных материалов, которые рассматривают для перспективной электроники.
Исследователи изучали образцы на атомном уровне с помощью нейтронных пучков. Выяснилось, что деформация сдвигает магнитную организацию материала и влияет на электрический отклик, связанный с переносом электронов. Результаты опубликованы в двух статьях — в журнале Physical Review X и в издании Advanced Materials. По словам ученых, это указывает на возможный способ управлять магнитными свойствами, не меняя химический состав вещества.
В ходе опытов небольшие кристаллы теллурида марганца и сульфида железа помещали между двумя титановыми пластинами и сдавливали. Затем с помощью нейтронной дифракции на источнике Spallation Neutron Source в ORNL специалисты наблюдали, как напряжение воздействует на магнитные домены — области внутри материала с разной ориентацией магнитного порядка. Измерения показали, что сжатие меняет соотношение этих доменов.
Кроме того, ученые зафиксировали изменения аномального эффекта Холла — электрического отклика, при котором возникает напряжение перпендикулярно направлению тока. Таким образом, результаты связывают перестройку магнитных доменов с изменениями в переносе заряда. «Управляя магнитными доменами, мы можем напрямую влиять на транспортное поведение, и это открывает путь к изучению таких материалов для спинтронных технологий», — приводит SciTechDaily слова Пэнчэна Дая из Университета Райса, ранее работавшего в ORNL.
Альтермагнеты привлекают внимание исследователей необычными магнитными свойствами, которые могут пригодиться для спинтроники — технологии, использующей спин электрона вместе с зарядом для хранения и обработки информации. Обычная электроника опирается на заряд электрона, а спинтроника способна дать дополнительные способы управления данными в устройствах. Для практических решений нужны материалы, чьи магнитные и электрические свойства можно надежно регулировать, и альтермагнеты входят в число кандидатов для применений от беспроводной связи до квантовых вычислений.
«Что особенно интересно — одна творческая экспериментальная идея, небольшое механическое сжатие между двумя пластинами, может выявить совершенно новое магнитное поведение и продвинуть область вперед, а нейтронное рассеяние играет здесь критически важную роль, раскрывая лежащее в основе изменение магнетизма», — сказал Фэн Е, нейтронный ученый ORNL и соавтор обеих работ. По данным SciTechDaily, эксперименты показывают, что механическое напряжение может стать еще одним способом настройки таких свойств, хотя для переноса результатов в работающие устройства потребуются дальнейшие исследования.