Недавно обнаруженные магнитные взаимодействия в слоистом топологическом магните Кагоме TbMn6Ст.6 это может быть ключом к настройке того, как электроны проходят через эти материалы. Ученые из Национальной лаборатории Эймса Министерства энергетики США и Национальной лаборатории Ок-Риджа провели углубленное исследование TbMn6Ст.6 чтобы лучше понять материал и его магнитные характеристики. Эти результаты могут повлиять на будущие технологические достижения в таких областях, как квантовые вычисления, магнитные носители информации и высокоточные датчики.
Кагоме - это тип материала, структура которого названа в честь традиционной японской техники плетения корзин. Плетение создает узор из шестиугольников, окруженных треугольниками, и наоборот. Расположение атомов в металлах Кагоме воспроизводит рисунок плетения. Эта характеристика заставляет электроны внутри материала вести себя уникальным образом.
Твердые материалы обладают электронными свойствами, определяемыми характеристиками их электронной зонной структуры. Структура зон сильно зависит от геометрии атомной решетки, и иногда полосы могут иметь особые формы, такие как конусы. Эти особые формы, называемые топологическими особенностями, отвечают за уникальные способы поведения электронов в этих материалах. Структура Kagome, в частности, приводит к сложным и потенциально настраиваемым функциям в электронных диапазонах.
Использование магнитных атомов для построения решетки этих материалов, таких как Mn в TbMn6Sn6, может дополнительно помочь в создании топологических особенностей. Роб Маккуини, ученый из Лаборатории Эймса и руководитель проекта, объяснил, что топологические материалы "обладают особым свойством, при котором под воздействием магнетизма вы можете получать токи, которые протекают по краю материала, которые не рассеиваются, что означает, что электроны не рассеиваются, и они не рассеиваются энергия".
Команда решила лучше понять магнетизм в TbMn6Sn6 и использовала расчеты и данные о рассеянии нейтронов, собранные из источника нейтронов в Оук-Ридже, для проведения своего анализа. Саймон Рибероллес, научный сотрудник postdoc в лаборатории Эймса и член команды проекта, объяснил экспериментальную технику, которую использовала команда. Этот метод включает в себя пучок нейтронных частиц, который используется для проверки того, насколько жесток магнитный порядок. "Природа и сила различных магнитных взаимодействий, присутствующих в материалах, могут быть нанесены на карту с помощью этой техники", - сказал он.
Они обнаружили, что TbMn6Sn6 обладает конкурирующими взаимодействиями между слоями, или тем, что называется фрустрированным магнетизмом. "Таким образом, система должна пойти на компромисс, - сказал Маккуини. - Обычно это означает, что если вы потыкаете в нее пальцем, вы можете заставить ее делать разные вещи. Но что мы выяснили из этого материала, так это то, что, несмотря на наличие этих конкурирующих взаимодействий, существуют и другие взаимодействия, которые являются доминирующими ".
Это первое опубликованное подробное исследование магнитных свойств TbMn6Sn6. "В исследованиях всегда интересно, когда вы выясняете, что понимаете что-то новое, или вы измеряете что-то, чего раньше не видели, или что было понято частично или по-другому", - сказал Рибероллес.
Маккуини и Рибероллес объяснили, что их результаты предполагают, что материал потенциально может быть скорректирован с учетом конкретных магнитных характеристик, например, путем изменения Tb для другого редкоземельного элемента, что изменит магнетизм соединения. Это фундаментальное исследование прокладывает путь для дальнейшего прогресса в открытии металлов Кагоме.
Это исследование далее обсуждается в статье "Низкотемпературные конкурирующие шкалы магнитной энергии в топологическом ферримагнетике TbMn6Sn6" С.Х.М. Риберолла, Т.Дж. Слейда, Д.Л. Абернати, Г.Э. Гранрота, Б. Ли, Ю. Ли, П.К. Кэнфилда, Б.Г. Уэланда, Л. Ке и Р.Дж. Маккуини; и опубликовано в Физический обзор X.
Комментарии