Эксперименты с нейтронами выявили неожиданную связь между магнитной структурой материалов и их электрическими свойствами. Как сообщает SciTechDaily, исследователи из национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) Министерства энергетики США показали, что даже небольшое механическое сжатие способно менять магнитное строение некоторых кристаллов и влиять на их электрофизическое поведение. Работа касалась альтермагнитов — нового класса магнитных материалов, которые рассматривают для перспективной электроники.
Специалисты изучали образцы на атомном уровне с помощью пучков нейтронов. Оказалось, что деформация сдвигает магнитную организацию кристаллов и отражается на электрическом отклике, связанном с переносом электронов. Результаты опубликованы в двух статьях — в журналах Physical Review X и Advanced Materials. По словам учёных, это указывает на возможный способ управлять магнитными свойствами, не меняя химический состав материала.
В ходе опытов небольшие кристаллы теллурида марганца и сульфида железа помещали между двумя титановыми пластинами и сжимали. Затем на источнике нейтронов Spallation Neutron Source в ORNL методом нейтронной дифракции проверяли, как напряжение действует на магнитные домены — области внутри материала с разной ориентацией магнитного порядка. Измерения показали, что при сжатии меняется соотношение таких доменов. Кроме того, исследователи зафиксировали изменения аномального эффекта Холла — электрического отклика, при котором возникает напряжение перпендикулярно направлению тока. В совокупности данные связывают перестройку магнитных доменов с изменением переноса 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.
Альтермагниты привлекают внимание учёных необычными магнитными свойствами, которые могут пригодиться в спинтронике — технологии, где для хранения и обработки информации наряду с зарядом электрона используют его спин. Обычная электроника опирается на заряд, а спинтроника могла бы дать дополнительные способы управления информацией в устройствах. Для практического применения нужны материалы, чьи магнитные и электронные свойства можно надёжно регулировать. Альтермагниты входят в число кандидатов для задач от беспроводной связи до квантовых вычислений, и опыты ORNL показывают, что механическое напряжение может стать ещё одним инструментом настройки таких свойств, хотя для создания рабочих устройств потребуются дальнейшие исследования.
«Что особенно впечатляет — одна творческая экспериментальная идея, небольшое механическое сжатие между двумя пластинами, может выявить совершенно новое магнитное поведение и продвинуть область вперёд, а нейтронное рассеяние играет здесь критически важную роль, раскрывая лежащее в основе изменение магнетизма», — отметил нейтронный исследователь ORNL и соавтор обеих работ Фэн Е.