В магнитных материалах квазичастицы, называемые магнонами, направляют вращение электронов внутри материала. Существует два типа магнонов - оптические и акустические, которые зависят от направления их вращения.

"Как оптические, так и акустические магноны распространяют спиновые волны в антиферромагнетиках", - говорит Дали Сан, адъюнкт-профессор физики и сотрудник лаборатории органической и углеродной электроники (ORaCEL) Университета штата Северная Каролина. "Но для того, чтобы использовать спиновые волны для обработки квантовой информации, вам нужно смешанное состояние спиновых волн".

"Обычно две моды магнонов не могут генерировать смешанное спиновое состояние из-за их разной симметрии", - говорит Сан. "Но, используя DMI, мы обнаружили гибридный перовскит со смешанным магнонным состоянием". Сан также является автором-корреспондентом исследования.

Исследователи добились этого, добавив к материалу органический катион, который создал особое взаимодействие, называемое DMI. Короче говоря, DMI нарушает симметрию материала, позволяя спинам смешиваться.

Команда использовала магнитный гибрид органико-неорганического перовскита на основе меди, который имеет уникальную октаэдрическую структуру. Эти октаэдры могут наклоняться и деформироваться по-разному. Добавление органического катиона к материалу нарушает симметрию, создавая углы внутри материала, которые позволяют различным модам магнонов соединяться, а спинам смешиваться.

"Помимо квантовых последствий, это первый случай, когда мы наблюдаем нарушение симметрии в гибридном органико-неорганическом перовските", - говорит Эндрю Комсток, старший научный сотрудник университета Северной Каролины и первый автор исследования.

"Мы обнаружили, что DMI обеспечивает магнонную связь в гибридных перовскитных материалах на основе меди с правильными требованиями к симметрии", - говорит Комсток. "Добавление разных катионов создает разные эффекты. Эта работа действительно открывает способы создания магнонной связи из множества различных материалов - и изучение динамических эффектов этого материала также может научить нас новой физике ".

Работа появляется в Сообщения о природе и был в первую очередь поддержан Центром гибридных органических неорганических полупроводников для энергетики Министерства энергетики США (CHOISE). Чунг-Тао Чоу из Массачусетского технологического института является одним из первых авторов этой работы. Луцяо Лю из Массачусетского технологического института, а также Мэтью Бирд и Хайпенг Лу из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии являются соавторами исследования.