Физики подтвердили существование новой загадочной формы магнетизма: почему это важно

Фото: pixabay.com

Самая известная форма магнетизма называется ферромагнетизм и его проявление можно увидеть каждый день, если посмотреть на магнитики, прикрепленные к холодильнику. Почти 100 лет назад физики экспериментально продемонстрировали существование антиферромагнетизма, который можно назвать врагом ферромагнетизма. Теперь же новые эксперименты физиков подтвердили, что существует еще одна форма магнетизма, которая находится между двумя вышеуказанными и называется она альтермагнетизм. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature, пишет ScienceAlert.

По словам ученых, альмермагнетизм не является чем-то очень сложным, но это нечто новое, что на самом деле всегда было на виду, но его не замечали. Существование новой формы магнетизма авторы исследования предсказали всего 2 года назад, но теперь удалось подтвердить этот факт.

Альтермагнетизм описывает чередующиеся энергетические зоны ферромагнетизма и антиферромагнетизма, которые в целом уравновешиваются, но при этом сохраняют характеристики постоянного магнита на локальном уровне. Ученые считают, что альтермагниты являются важным компонентом для создания будущей электроники.

Для всех вышеуказанных трех форм магнетизма важным является характеристика квантовых объектов под названием спин. Он описывает момент импульса элементарной частицы, который оказывает крошечную силу, подобную силе очень маленького магнита. Но спин не бывает быстрым или медленным, он может быть направлен либо вверх, либо вниз.

Такие элементарные частицы, как электроны могут иметь любое из двух направлений спина, но в большинстве материалов направление спинов перемешано, и нет реального консенсуса относительно общего направления.

В таких ферримагнитных материалах, как железо, спины электронов могут быть выровнены внешним полем, оставаясь в таком положении даже после того, как внешнее поле отключили. Таким образом миллионы крошечных магнитов размером с атом приобретают мощную притягательную силу.

До сих пор считалось, что стабильное расположение спинов в материалах либо коллективно ферромагнитно, либо спарено таким образом, чтобы компенсировать антиферромагнитность. Считается, что альтермагниты имеют такие же электронные пары, как и антиферромагниты, которые соединяются таким образом, что сохраняют, а не сводят на нет, их контрастирующие магнитные моменты.

Чтобы найти физические признаки альтремагнетизма ученые использовали метод для выявления характерного расщепления рентгеновских лучей от синхротрона, которые проходят через кристаллическую решетку соединения под названием теллурид марганца.

В результате физики смогли обнаружить характерное расщепление энергетических уровней, которые соответствовали противоположным состояниям спина. Таким образом ученые показали, что теллурид марганца не является ни антиферромагнитом, ни ферромагнитом. На самом деле он относится к альтермагнитам.

Открытие того, что существует новый класс ферромагнитных материалов может способствовать развитию новых технологий для производства будущей электроники, считают ученые.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform