Malo stiskanje otkriva nove tragove o neobičnom magnetu

Znanstvenici s Sveučilišta Rice otkrili su nove uvide u rad rijetke vrste magneta primjenom nježnog pritiska na kristal željeznog sulfida. Njihovo istraživanje pokazuje da stiskanje materijala istovremeno mijenja dva njegova jedinstvena svojstva, njegov slabi magnetni signal i način na koji električne struje prolaze kroz njega. Ovo otkriće pruža detaljnije razumijevanje altermagneta, novoidentificirane kategorije magnetnih tvari, i nudi jednostavan metod za manipulaciju njihovim ponašanjem.

Međutim, za razliku od tradicionalnih antiferomagneta, FeS i dalje utječe na kretanje elektrona na načine koji bi mogli biti korisni za buduće elektroničke tehnologije.

Pengcheng Dai, profesor fizike i astronomije Sam i Helen Worden i koautor studije, objasnio je da istodobno promatranje slabog magnetnog signala materijala i anomalnog Hallovog efekta pod pritiskom pruža ključni uvid u njihov odnos. "Kada pritisnemo kristal u jednom smjeru, oba signala opadaju u jedinstvu", rekao je. "Za provođenje eksperimenta, istraživači su izgradili specijalizirani uređaj koji je sposoban primijeniti kontrolisano kompresiju na kristal. Kako se tlak povećavao, ostatak magnetnog momenta materijala slabio je uz anomalni Hallov efekat".

Međutim, širi magnetski red unutar materijala ostao je uglavnom neovlašten. Kako bi istražili dalje, tim je koristio analizu neutronskog zraka u Nacionalnoj laboratoriji Oak Ridge, otkrivajući da dok je temeljna magnetska struktura ostala netaknuta, pritisak je promijenio prevalenciju različitih magnetskih orijentacija unutar kristala. U biti, kristal posjeduje više gotovo identičnih konfiguracija za poravnavanje svojih magnetskih momenata. Zbog minimalnih energetskih razlika između ovih konfiguracija, čak i mali pritisak može utjecati na to koje orijentacije dominiraju.

Rezultati su također doprinijeli dugogodišnjoj raspravi o uzroku anomalnog Hallovog efekta u FeS-u. Dok jedna prevladavajuća teorija pripisuje učinak kretanju elektrona kroz elektroničku strukturu materijala, koncept koji su fizičari opisali pojmom "Berryjevog zakrivljenosti", Riceovi eksperimenti sugeriraju vezu između učinka i malog magnetnog momenta materijala. "Ne odbacujemo elektroničko objašnjenje", rekao je Weiliang Yao, vodeći autor studije. "Naši rezultati ukazuju na to da su mali magnetni trenutak i anomalni Hallov učinak snažno povezani u ovom materijalu.

Potencijal za manipulaciju tim efektima pomoću minimalne mehaničke sile mogao bi biti obećavajući za novo polje spintronike, koje nastoji iskoristiti magnetska svojstva elektrona za pohranu i obradu podataka. Takvi uređaji mogli bi ponuditi prednosti u odnosu na konvencionalne tehnologije smanjenjem neželjenih magnetskih smetnji i smanjenjem potrošnje energije.