В обычных магнитах спиновые и тепловые токи ослабляются одним и тем же процессом. (Слева) В сверхчистых магнитах спиновые и тепловые токи ослабляются различными процессами.
Фото: КиотоУ/Рётаро Сано.

Термин «квантовый транспорт» может вызывать в воображении образ фантастического футуристического варианта передвижения на работу. Однако в физике конденсированного состояния это фундаментальное понятие гидродинамики электронов в твердых и жидких материалах.

Недавние исследования железосодержащих магнитных изоляторов в сверхчистых системах привлекли все большее внимание к гидродинамическому поведению «магнонов» — магнитных квазичастиц — и их сильным взаимодействиям с другими частицами. Исследования рассеиваемых магнонов и тепловых токов показали значительное отклонение от ожиданий, основанных на стандартном магнитном «законе Видмана-Франца».

Теперь группа исследователей во главе с Киотским университетом и Институтом теоретических наук Кавли в Пекине сформулировала новый набор уравнений, которые могут предсказать эту разницу между обычными токами, переносимыми магнонами в магнитной среде. Статья «Нарушение магнонного закона Видемана-Франца в гидродинамическом режиме», опубликованная в журнале Physical Review Letters.

«Это нарушение магнонного закона ВФ, скорее всего, происходит из-за разницы в процессах релаксации между спиновым и тепловым потоками», — говорит первый автор Риотаро Сано из Высшей школы наук Киотского университета.

Команда Сано утверждает, что гидродинамический транспорт магнонов предлагает более высокий потенциал, чем обычные невзаимодействующие электроны. С этой гипотезой связано ожидание того, что свойства транспорта магнонов изменятся, проявив гидродинамические характеристики и облегчив обнаружение магнонной жидкости.

«Прямое наблюдение за магнонными жидкостями остается постоянной проблемой из-за технической невозможности исследовать характеристики масштабов времени и длины», — добавляет Мамору Мацуо из KITS, — «но мы ожидаем, что наши результаты станут ключевым доказательством возникающего гидродинамического поведения магнонов». , что привело к прямому наблюдению магнонных жидкостей».

«Магноны в магнитных материалах могут когда-нибудь заменить электроны в качестве предпочтительного носителя информации, используемого в компьютерных технологиях и технологиях обработки информации следующего поколения», — предсказывает Сано.