Эксперименты с нейтронами выявили неожиданную связь между магнитной структурой материалов и их электрическими свойствами. Как сообщает SciTechDaily, специалисты Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) Министерства энергетики США показали, что легкое механическое сжатие способно менять магнитное строение некоторых кристаллов и влиять на их электрическое поведение. Эффект был продемонстрирован на альтермагнетиках — новом классе магнитных материалов, которые рассматриваются для перспективной электроники.
Исследователи помещали небольшие кристаллы теллурида марганца и сульфида железа между двумя титановыми пластинами и создавали механическое давление. Затем с помощью нейтронной дифракции на источнике нейтронов Spallation Neutron Source в ORNL они изучали, как деформация отражается на магнитных доменах — областях внутри материала с разной ориентацией магнитного порядка. Измерения показали, что сжатие кристаллов изменяет соотношение этих доменов.
Помимо этого, ученые зафиксировали изменения в аномальном эффекте Холла — электрическом отклике, при котором возникает напряжение перпендикулярно направлению приложенного тока. В совокупности 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 нейтронным исследователем в ORNL.
Альтермагнетики привлекают внимание ученых благодаря необычным магнитным свойствам, которые могут найти применение в спинтронике — технологии, использующей спин электрона наряду с электрическим зарядом для хранения и обработки информации. Если обычная электроника опирается на заряд электрона, то спинтроника способна дать дополнительные способы управления данными в устройствах. Для практических решений нужны материалы, чьи магнитные и электронные свойства можно надежно регулировать. Альтермагнетики входят в число кандидатов для применений от беспроводной связи до квантовых вычислений.
Результаты ORNL указывают на то, что механическая деформация может стать еще одним способом настройки таких свойств, хотя для переноса находок в работающие устройства потребуются дальнейшие исследования. «Что впечатляет — так это то, что одна творческая экспериментальная идея, небольшое механическое сжатие между двумя пластинами, может выявить совершенно новое магнитное поведение и продвинуть область вперед, а нейтронное рассеяние играет столь важную роль, раскрывая лежащее в основе изменение магнетизма», — сказал Фэн Е, нейтронный исследователь ORNL и соавтор обеих работ. Статьи опубликованы в журналах Physical Review X и Advanced Materials.