Физики обнаружили в слоистом соединении Co₁/₄TaSe₂ признаки альтермагнетизма — особого магнитного состояния, сочетающего свойства ферромагнетиков и антиферромагнетиков. Такой материал способен проводить информацию с помощью спина электронов, не создавая сильных паразитных магнитных полей. Результаты работы опубликованы 20 августа 2026 года в журнале Nature Communications.
Исследование провела группа физика Университета Центральной Флориды Мадхаба Неупане. В составе Co₁/₄TaSe₂ присутствуют магнитные атомы кобальта, расположенные между слабо связанными слоями. Соединение относится к дихалькогенидам переходных металлов — классу материалов, состоящих из тонких слоёв.
Ферромагнетики создают магнитное поле, поскольку их магнитные моменты направлены одинаково. В антиферромагнетиках противоположные моменты компенсируют друг друга, поэтому внешнее поле почти не возникает, однако такие материалы лишены некоторых полезных электронных свойств ферромагнетиков. Альтермагнетики могут объединять преимущества обоих типов, что делает их интересными для спинтроники, сверхбыстрой памяти и энергоэффективной электроники.
Чтобы проверить свойства соединения, учёные отобрали образцы с особенно чистой поверхностью. Сначала они применили фотоэлектронную спектроскопию с угловым разрешением, или ARPES (метод изучения энергии и движения электронов), а затем использовали её вариант с определением спина. «Наш подход заключался в использовании методов с более высоким разрешением, нечувствительных к спину электрона, чтобы измерить расщепление энергетических уровней. Затем мы дополнили это измерение ARPES с разрешением по спину, чтобы окончательно определить, похоже ли это на альтермагнетизм», — сказал Неупане.
Измерения выявили расщепление электронных зон — диапазонов энергий, доступных электронам. При этом разделившиеся состояния обладали противоположной спиновой поляризацией, что считается характерным признаком альтермагнетизма. Независимое совпадение экспериментальных результатов с теоретическими расчётами позволило исследователям подтвердить обнаружение слоистого альтермагнетика; соответствующее исследование представлено SciTechDaily.
Учёные также установили, что важное электронное состояние формируется преимущественно внутри материала, а не только на его поверхности. Причины возникновения альтермагнетизма пока требуют дальнейшего изучения: вероятно, на выбор магнитного состояния влияют конкурирующие взаимодействия электронов. По словам ведущего аспиранта проекта Майло Спрага, возможность изменять состав и свойства Co₁/₄TaSe₂ позволит исследовать спорные вопросы теории. Слоистую структуру можно разделять на очень тонкие элементы, поэтому материал рассматривают как перспективный для транзисторов, оптических устройств, терагерцевых сетей и систем, передающих спиновые токи без мешающих магнитных полей.