Долгие годы ученые выделяли лишь два основных типа магнитов: ферромагнетики — те самые, что применяются в магнитах на холодильниках, и антиферромагнетики, магнитные свойства которых скрыты на атомном уровне. Несколько лет назад к ним добавился третий и более загадочный класс — альтермагнетики.
Теоретически, альтермагнетики способны объединять в себе самые полезные качества обоих традиционных типов магнитов, что дает им возможность стать основой для разработки более быстрых и энергоэффективных электронных устройств. Однако существует сложность в том, что обнаружить альтермагнетические материалы весьма затруднительно.
Физики из Университета Баффало предложили новый метод квантового зондирования, который может значительно упростить процесс идентификации альтермагнетиков. Этот подход основан на наблюдении за тем, как предполагаемый альтермагнетик воздействует на крошечный магнитный дефект внутри соседнего алмаза. Отслеживая, как магнитный сигнал дефекта затухает со временем, ученые могут выявить характерные признаки альтермагнетизма.
«Такой подход может стать основой нового поколения экспериментов, позволяющих определить, является ли материал альтермагнетиком, — отмечает руководитель исследования Джамир Марино, доцент кафедры физики Университета Баффало. — Альтермагнетики могут полностью изменить существующие методы передачи информации, но чтобы подтвердить их теоретические свойства на практике, нам нужны эксперименты, которые смогут идентифицировать альтермагнетики и продемонстрировать их реальное, а не предсказанное расчетами поведение».
Идея альтермагнетизма появилась в 2019 году, когда исследователи из Университета Майнца столкнулись с поведением материала, которое не поддавалось объяснению ни с точки зрения ферромагнетизма, ни антиферромагнетизма. Расчеты показали, что диоксид рутения должен обладать нулевой общей намагниченностью, как антиферромагнетик, но при электрическом токе проявляет свойства ферромагнетика.
В обычных магнитах электронные спины атомов формируют достаточно простые узоры. В ферромагнетиках соседние спины направлены в одну сторону, создавая внешнее магнитное поле. В антиферромагнетиках спины соседей направлены в противоположные стороны, что приводит к взаимному компенсационному эффекту их магнитных свойств. Альтермагнетики находятся на промежуточном уровне: их общая намагниченность компенсируется, но расположение атомов заставляет электроны вести себя так, как это характерно для ферромагнетиков.
Такое расположение спинов позволяет альтермагнетикам комбинировать быстрое переключение антиферромагнетиков с более легким контролем электронных свойств, присущим ферромагнетикам.
Фото: hi-tech.mail.ru