Учёные обнаружили признаки альтермагнетизма — необычного магнитного состояния — в слоистом материале Co₁/₄TaSe₂. Результаты могут помочь создать сверхбыструю память и более энергоэффективную электронику без помех от рассеянных магнитных полей, сообщает SciTechDaily.
Исследование провёл физик Университета Центральной Флориды Мадхаб Неупане вместе с коллегами. Материал относится к дихалькогенидам переходных металлов и состоит из тонких слабосвязанных слоёв, между которыми расположены магнитные атомы кобальта. Такая структура позволяет изучать свойства вещества и изменять их в ходе экспериментов.
Альтермагнетизм сочетает отдельные особенности ферромагнетиков и антиферромагнетиков. В обычных ферромагнетиках магнитные моменты направлены одинаково и создают внешнее поле, тогда как в антиферромагнетиках противоположные моменты компенсируют друг друга. При этом традиционным антиферромагнетикам не хватает некоторых электронных свойств ферромагнитных материалов.
Для проверки образцов исследователи применили фотоэлектронную спектроскопию с угловым разрешением, или ARPES — метод, который позволяет определить энергию и движение электронов. Сначала измерения с высокой точностью показали расщепление энергетических уровней, не учитывая спин электронов. Затем спин-разрешённая ARPES выявила у разделившихся состояний противоположные спиновые поляризации.
«Значимость стала очевидной, когда экспериментальные измерения стабильно совпали с нашими теоретическими предсказаниями», — сказал Неупане. По его словам, совпадение независимых свидетельств позволило исследователям сделать вывод о наличии настоящего слоистого альтермагнетика. Кроме того, важное электронное состояние оказалось связанным преимущественно с внутренней частью материала, а не только с его поверхностью.
Учёным ещё предстоит установить, почему в Co₁/₄TaSe₂ формируется именно такое магнитное состояние и при каких условиях оно становится предпочтительнее ферромагнетизма или других антиферромагнитных конфигураций. Материал рассматривается как основа для изучения спиновых токов — потоков электронного спина, которые могут применяться в спинтронике, сверхбыстрой памяти, терагерцевых сетях и энергоэффективной электронике. Слабосвязанные слои можно разделять и объединять в очень тонкие структуры, что также делает их перспективными для миниатюрных транзисторов и оптических технологий.