Кагомэ — это материал, структура которого названа в честь традиционной японской техники плетения корзин. Плетение создает узор из шестиугольников, окаймленных треугольниками, и наоборот. В металлах кагомэ конфигурация атомов имитирует структуру переплетения. Это свойство заставляет электроны в веществе вести себя по-разному.
Ученые из Министерства энергетики США Национальная лаборатория Эймса а также Окриджская национальная лаборатория недавно обнаружили магнитные взаимодействия в слоистом топологическом магнетике Кагомэ TbMn6Sn6. Открытие может привести к настройке того, как электроны проходят через эти материалы.
Ученые провели углубленное исследование TbMn6Sn6, чтобы лучше понять материал и его магнитные характеристики. Эти результаты могут повлиять на будущие технологические достижения в области квантовых вычислений, магнитных носителей информации и высокоточных датчиков.
Роб Маккуини, ученый из лаборатории Эймса и руководитель проекта, объяснил, что топологические материалы говорят: «Использование магнитных атомов для построения решетки этих материалов, таких как Mn в TbMn6Sn6, может дополнительно помочь вызвать топологические особенности. Они обладают особым свойством, когда под влиянием магнетизмвы можете получить токи, протекающие по краю материала, которые не рассеиваются, что означает, что электроны не рассеиваются и не рассеивают энергию».
Ученые, в частности, определили магнетизм в TbMn6Sn6. Для своего анализа они использовали расчеты и данные рассеяния нейтронов, собранные из источника нейтронов расщепления Ок-Ридж, чтобы провести свой анализ.
Саймон Риберолес, научный сотрудник лаборатории Эймса и член проектной группы, объяснил: «Экспериментальная техника, которую использовала команда. Этот метод включает пучок нейтронных частиц, используемых для проверки жесткости магнитного порядка. Природа и сила различных магнитных взаимодействий, присутствующих в материалах, могут быть отображены с помощью этой техники».
Маккуини сказал, «TbMn6Sn6 имеет конкурирующие взаимодействия между слоями или фрустрированный магнетизм. «Поэтому системе приходится идти на компромисс. Обычно это означает, что если вы нажмете на него, вы можете заставить его делать разные вещи. Но в этом материале мы обнаружили, что даже при наличии этих конкурирующих взаимодействий другие взаимодействия доминируют».
Рибероль сказал, «Это первое подробное исследование магнитных свойств TbMn6Sn6, которое будет опубликовано. В исследованиях всегда интересно, когда понимаешь, что понимаешь что-то новое, или измеряешь что-то, чего раньше не видели, или понимали частично или по-другому».
МакКуини и Риберолес объяснили, что их результаты предполагают, что материал может быть адаптирован к определенным магнитным характеристикам, например, путем изменения Tb для другого редкоземельного элемента, что изменит магнетизм соединения. Это фундаментальное исследование прокладывает путь к дальнейшему прогрессу в открытии металлов Кагомэ.
Ссылка на журнал:
- SXM Riberolles et al., Низкотемпературные конкурирующие шкалы магнитной энергии в топологическом ферримагнетике TbMn6Sn6, Физический обзор X (2022). DOI: 10.1103/PhysRevX.12.021043
