Электроиндуцированный эффект Эйнштейна-де Гааза или что общего у квадрокоптера и антиферромагнетика?

В статическом положении квадрокоптера моменты импульсов двух диагональных винтов полностью компенсируются другой диагональю. Если же необходимо повернуть аппарат по часовой стрелке, то для этого нужно увеличить скорость вращения винтов, крутящихся против часовой стрелки: вследствие закона сохранения момента импульса корпус квадрокоптера повернется в противоположную сторону. Подобно этому в антиферромагнетике спины двух магнитных подрешеток полностью уравновешивают друг друга. Если же вызвать декомпенсацию магнитных моментов подрешеток, то, вследствие эффекта Эйнштейна-де Гааза, возникновение намагниченности приведет к появлению и механического момента. Один из способов создать некомпенсированную намагниченность в антиферромагнетике – приложить электрическое поле, которое нарушит симметрию, чтобы одна из магнитных подрешеток получила преимущество. Учёные из физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова предложили воспользоваться аналогом весов Кулона 21 века – оптической системой детектирования колебаний кантилевера в атомном силовом микроскопе, а сам кантилевер сделать из зажатого между графеновыми электродами ван-дер-ваальсова антиферромагнетика – графеноподобного материала, в котором магнитный момент одного слоя компенсируется соседним слоем. Прикладывая переменное электрическое напряжение к графеновым электродам, можно вызывать за счет магнитоэлектрического эффекта периодическое изменение магнитного момента, а вследствие магнитомеханической связи – также и вибрацию кантилевера.

Эффект антиферромагнитного диода в четно-слоистом MnBi₂Te₄

Исследователи из Гарвардского университета наблюдали эффект антиферромагнитного диода в четнослойном MnBi₂Te₄, антиферромагнитном материале, характеризующемся центросимметричным кристаллом, который не демонстрирует направленного разделения зарядов. Эффект может быть использован для разработки различных технологий, включая транзисторы с эффектом поля в плоскости и устройства сбора микроволновой энергии. Учёные изготовили устройства с использованием равномерного слоя MnBi₂Te₄ с двумя различными конфигурациями электродов. Некоторые из этих устройств имели электроды с стержнем Холла (продольные электроды, которые пропускают ток, и поперечные электроды, используемые для измерения эффекта Холла), в то время как другие имели радиально распределенные электроды (расположенные по кругу вокруг центральной точки). Для изучения свойств равномерно-слоистого MnBi₂Te₄ использовались пространственно-разрешенный оптический метод и методы сбора измерений генерации электрической суммарной частоты. Исследование опубликовано в журнале Nature Electronics.

Обнаружен магнон-фононный резонанс Ферми в антиферромагнетике

В данной работе экспериментаторы и физики-теоретики, занимающиеся конденсированными средами из Института молекул и материалов (IMM) Университета Радбауд, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Кельнского университета и Института Иоффе, открыли новый канал передачи энергии между магнонами и фононами в антиферромагнетике в условиях резонанса Ферми. Это может позволить в будущем контролировать такие антиферромагнитные системы для более быстрого и энергоэффективного хранения данных. Используя интенсивный и спектрально яркий сверхизлучающий источник ТГц на основе ускорителя в Центре источников мощного излучения ELBE HZDR, исследователи селективно возбудили антиферромагнитный спиновый резонанс и настроили его центральную частоту с помощью сильного внешнего магнитного поля до нескольких Тесла. Такая конфигурация позволила им настроить частоты спинового резонанса на половину частоты колебаний решетки, что соответствует условию резонанса Ферми. Был обнаружен новый режим связанной магнон-фононной динамики, который позволяет осуществлять обмен энергией между этими двумя подсистемами при резонансе Ферми. Настраивая частоты магнонов, учёные могут контролировать этот процесс и, в частности, усиливать магнон-фононную связь.

Международный симпозиум Spin Waves-2024

Международный симпозиум Spin Waves (Spin Waves-2024) пройдет в Саратове, расположенном на живописных берегах реки Волги, с 26 по 29 августа 2024 года. Целью данного симпозиума является предоставление возможность обсудить достижения в актуальных фундаментальных и прикладных исследованиях спиновых волн. На симпозиуме будут освещены современные проблемы и новые тенденции в магнетизме с особым акцентом на динамике спиновых волн. Ожидается междисциплинарное взаимодействие между руководителями и молодыми учёными, работающими в области спинтроники, магноники, сверхбыстрого магнетизма и спектроскопии магнитных твёрдых тел.

Спектральные доказательства существования спинонов Дирака в антиферромагнетике с решеткой кагоме

Новое исследование, опубликованное в недавнем выпуске журнала Nature Physics, проливает свет на долгожданное появление квазичастиц, родственных знаменитым частицам Дирака и подчиняющимся его релятивистскому уравнению. Предполагалось, что эти квазичастицы, известные как спиноны Дирака, существуют в новом квантовом состоянии, называемом состоянием квантовой спиновой жидкости. Предыдущие исследования намекали на потенциал материала YCu3-Br проявлять квантово-спиновое жидкое состояние. Чтобы обеспечить возможность наблюдения спинонов в YCu3, исследовательская группа преодолела множество проблем, собрав вместе около 5000 монокристаллов, что соответствует требованиям для проведения экспериментов с неупругим рассеянием нейтронов. Эксперимент показал конические структуры спинового континуума, напоминающие характерный конус Дирака.

Быстрое движение скирмионов, индуцированное током, в синтетических антиферромагнетиках

Международная исследовательская группа под руководством ученых из CNRS обнаружила, что магнитные нанопузырьки, известные как скирмионы, могут перемещаться с помощью электрических токов, достигая рекордных скоростей до 900 м/с. До сих пор эти нанопузыри двигались со скоростью не более 100 м/с, что слишком медленно для вычислительных приложений. Однако благодаря использованию антиферромагнитного материала в качестве среды ученым удалось заставить скирмионы двигаться в 10 раз быстрее, чем наблюдалось ранее. Эти результаты, опубликованные в журнале Science 19 марта, открывают новые перспективы для разработки более производительных и менее энергоемких вычислительных устройств.

Электрическое переключение вектора Нееля на 180° в спинорасщепляющемся антиферромагнетике

Группа физиков теоретически предложила новый механизм электрического переключения вектора Нееля на 180° и экспериментально реализовала его в антиферромагнитных материалах со структурой зон спинового расщепления (C- парная блокировка спиновой долины, также называемая альтермагнитом). Также продемонстрирована способность материала манипулировать вектором Нееля, открыв путь к производству сверхбыстрых устройств памяти. Эта фундаментальная работа позволила осуществить преобразование информации между зарядовыми и спиновыми степенями свободы в антиферромагнетике, открыв путь к быстрому развитию спинтроники в электронной промышленности. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Магнитное состояние некоторых материалов можно переключать с помощью поверхностно-индуцированной деформации

Манипулировать ферромагнетиками легко: достаточно просто приложить внешнее магнитное поле, чтобы повлиять на его внутренние магнитные свойства. С антиферромагнетиками это невозможно, но выход есть: можно работать с поверхностной деформацией. Учёным удалось переключить спины в антиферромагнитном материале с помощью поверхностной деформации. Эксперименты с диоксидом урана показали, что с помощью механического напряжения можно немного сжать кристаллическую решетку , и этого достаточно, чтобы переключить магнитный порядок материала.

Тепловой транспорт кристаллов в альтермагнетике диоксиде рубидия

Альтермагнетики обладают уникальным сочетанием магнитных характеристик, они напоминают антиферромагнетики с нулевой суммарной намагниченностью и ферромагнетики с нерелятивистским спиновым расщеплением. В альтермагнетиках коллинеарный антипараллельный магнитный порядок сочетается с нерелятивистским спиновым расщеплением, что приводит к нулевой суммарной намагниченности, аналогичной динамике антиферромагнетиков и ферромагнитного спина одновременно. Поскольку материал испытывает разницу температур по своим размерам, это приводит к появлению напряжения, перпендикулярного как градиенту температуры, так и магнитному полю. Это явление показывает, что магнитные свойства материала влияют на его реакцию относительно температуры. Кристаллический тепловой эффект Холла демонстрирует значительные изменения в зависимости от направления вектора Нееля.

На основе шумовых помех открыт новый тип сверхбыстрого магнитного переключения

Антиферромагнитные изоляторы считаются перспективными для создания энергоэффективных компонентов в сфере информационных технологий. Поскольку снаружи у них практически нет магнитных полей, их очень сложно охарактеризовать физически. Антиферромагнетики окружены магнитными флуктуациями, которые могут многое рассказать о материале. Материаловеды проанализировали флуктуации антиферромагнитных материалов в контексте CRC. Решающим фактором в их теоретическом и экспериментальном исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature Communications, стал конкретный диапазон частот. В эксперименте два сверхкоротких световых импульса пропускаются через магнит с задержкой по времени, проверяя магнитные свойства во время прохождения каждого импульса соответственно. Затем световые импульсы проверяются на сходство. Первый импульс служит эталоном, второй содержит информацию о том, насколько изменился антиферромагнетик за время между первым и вторым импульсом. Различные результаты измерений в два момента времени подтверждают колебания.