Majhno stiskanje razkriva nove sledi o nenavadni vrsti magneta

Znanstveniki na Riceovi univerzi so odkrili nove vpoglede v delovanje redke vrste magneta z uporabo nežnega pritiska na kristal železnega sulfida. Njihove raziskave kažejo, da stiskanje materiala hkrati spremeni dve njegovi edinstveni lastnosti, njegov šibek magnetni signal in način, kako električni tokovi tečejo skozi njega. To odkritje zagotavlja podrobnejše razumevanje altermagnetov, novo opredeljene kategorije magnetnih snovi, in ponuja preprost način za manipulacijo njihovega vedenja. Študija se je osredotočila na šestkotno različico železnega sulfida ali FeS, ki kaže značilnosti, ki združujejo vidike dveh dobro znanih vrst magnetov.

V nasprotju s tradicionalnimi antiferomagneti pa FeS še vedno vpliva na gibanje elektronov na načine, ki bi lahko bili koristni za prihodnje elektronske tehnologije. Ena od značilnosti FeS je njegova proizvodnja nenavadnega električnega pojava, imenovanega anomalni Hallov učinek, kjer se majhna napetost razvije pravokotno na tok toka, tudi v odsotnosti zunanjega magnetnega polja.

Pengcheng Dai, profesor fizike in astronomije v Rice's Sam in Helen Worden in soavtor študije, je pojasnil, da sočasno opazovanje šibkega magnetnega signala materiala in anomalnega Hallovega učinka pod pritiskom zagotavlja ključen vpogled v njihov odnos. "Ko pritisnemo kristal v eni smeri, se oba signala zmanjšajo v unisonu", je dejal. "Za izvedbo poskusa so raziskovalci zgradili specializirano napravo, ki je sposobna uporabljati nadzorovano stiskanje na kristal.

Vendar pa širši magnetni red znotraj materiala ni bil večinoma prizadet. Za nadaljnje raziskovanje je ekipa uporabila analizo nevtronskega snopa v Nacionalnem laboratoriju Oak Ridge, ki je razkrila, da je kljub temu, da je temeljna magnetna struktura ostala nedotaknjena, tlak spremenil razširjenost različnih magnetnih usmeritev znotraj kristala.

Ugotovitve prispevajo tudi k dolgoletni razpravi o vzroku anomalnega Hallovega učinka v FeS. Medtem ko ena prevladujoča teorija pripisuje učinek gibanju elektronov skozi elektronsko strukturo materiala, koncept, ki ga fizičarji opisujejo z izrazom Berryjeva ukrivljenost, Riceovi poskusi kažejo povezavo med učinkom in magnetnim momentom materiala. Ne odpuščamo elektronske razlage, je dejal Weiliang Yao, vodilni avtor študije. Naši rezultati kažejo, da sta majhen magnetni moment in anomalni Hallov učinek v tem materialu močno povezana.

Potencial za manipulacijo teh učinkov z uporabo minimalne mehanske sile bi lahko obetaven za nastajajoče področje spintronike, ki si prizadeva izkoristiti magnetne lastnosti elektronov za shranjevanje in obdelavo podatkov. Takšne naprave bi lahko ponudile prednosti pred konvencionalnimi tehnologijami z zmanjšanjem neželenih magnetnih motenj in zmanjšanjem porabe energije. Dai je poudaril pomen nadzorljivosti v potencialnih aplikacijah. Za praktične namene je ključnega pomena, da imate sposobnost natančnega prilagajanja teh lastnosti, je opozoril.