Гигантское вращение Фарадея в атомно тонких полупроводниках

В недавнем исследовании немецкие и индийские физики показали, что ультратонкие двумерные материалы, такие как диселенид вольфрама, могут поворачивать поляризацию видимого света на несколько градусов на определенных длинах волн в небольших магнитных полях, подходящих для использования в чипах. Ученые из Мюнстерского университета (Германия) и Индийского института научного образования и исследований (IISER) в Пуне (Индия) опубликовали свои выводы в журнале Nature Communications. Чип компьютерного процессора содержит миллиарды переключающих элементов. Таким образом, работа немецко-индийской группы является шагом вперед в разработке миниатюрных оптических изоляторов из 2D-материалов, которые имеют толщину всего несколько атомных слоев и в сто тысяч раз тоньше человеческого волоса.

Универсальная генерация фототока в твердых телах с помощью линейно поляризованного лазера

Продемонстрировано, что одноцветная установка с круговой поляризацией порождает фототок в полуметалле Вейля независимо от лежащей в его основе симметрии и структурных деталей. Использование интенсивного лазерного импульса открывает фототок, зависящий от спиральности, который также настраивается в зависимости от эллиптичности света. Выделенный метод генерации фототока демонстрирует чувствительность к амплитуде, фазе и спиральности циркулярно поляризованного света. Кроме того, когда эллиптичность света переходит от круговой к линейной, фототок постепенно уменьшается до нуля. Преимущества этого нового подхода многочисленны. Во-первых, он генерирует универсальный фототок как в топологических, так и в нетопологических материалах. Во-вторых, его можно настроить, настроив угол между плоскостями поляризации и соотношение амплитуд двух источников света. В-третьих, его можно дополнительно настроить, введя временную задержку между двумя вспышками света.

Влияние внутреннего магнитного порядка на электрохимическое расщепление воды

Магнитный порядок молекул играет решающую роль в производстве водорода. В эксперименте физики выровняли магнитные «спины» атомов катализатора во время реакции. Для этого учёные снизили температуру во время реакции. Сравнивая изменения скорости реакции во время этого снижения для двух катализаторов с разным магнитным состоянием, было обнаружено, что активность действительно увеличивается за счет этого так называемого магнитного порядка. Тот факт, что это происходит даже без применения магнитного поля, ранее был неясен. Также обнаружено, что при внешнем магнитном поле катализатор стал еще лучше выполнять свою работу. Направление этого магнитного поля имело значение. Оно должно было точно соответствовать магнитным свойствам материала.

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.

Сильно связанные спиновые волны и поверхностные акустические волны при комнатной температуре

При комнатной температуре удалось создать сильную связь между двумя формами волн в тонкой пленке — магнонами и фононами. Так как обычные звуковые волны на поверхностях плохо связываются с магнитами, то были использованы поперечные звуковые волны, которые лучше для этого подходят. В эксперименте был использован наноструктурный резонатор поверхностных акустических волн, который ограничивает ультразвуковые волны в определенном месте и усиливает поперечные звуковые волны, обеспечивая сильную связь между поверхностными звуковыми волнами и магнитами в резонаторе. Благодаря этому исследователям удалось добиться сильной магнитно-звуковой связи в пленке Co₂₀Fe₆₀B₂₀ при комнатной температуре.

Доказательства существования киральных гравитонных мод в дробных квантовых холловских жидкостях

Группа ученых из Колумбии, Нанкинского университета, Принстона и Мюнстерского университета в журнале Nature представила первые экспериментальные доказательства коллективных возбуждений со спином, называемых киральными гравитонными модами (CGM), в полупроводниковом материале. Учёные обнаружили частицу в типе конденсированного вещества, называемом жидкостью с дробным квантовым эффектом Холла (FQHE). Авторы статьи адаптировали (для циркулярно поляризованного света) метод низкотемпературного резонансного неупругого рассеяния, который измеряет, как частицы света, или фотоны, рассеиваются при попадании на материал. Когда поляризованные фотоны взаимодействуют с частицей, такой как CGM, которая также вращается, знак спина фотонов будет меняться в ответ более отчетливо, чем если бы они взаимодействовали с другими типами мод.

Спектральная асимметрия вызывает возвратный квантовый эффект Холла в топологическом изоляторе

Физики-экспериментаторы и теоретики из Вюрцбургского института топологических изоляторов наблюдали возвратный квантовый эффект Холла в устройстве из теллурида ртути и идентифицировали его как признак аномалии четности. В устройстве из теллурида ртути электроны на верхней и нижней поверхностях ведут себя как релятивистские частицы Дирака, которые (как предсказано) должны подвергаться так называемой аномалии четности. В твердотельных экспериментах аномалия четности приводит к эффекту, называемому спектральной асимметрией, который можно измерить как необычное изменение электрического сопротивления.

Настраиваемый нелинейный эффект Холла при комнатной температуре в тонких пленках элементарного висмута

Обнаружено, что тонкие пленки элементарного висмута проявляют нелинейный эффект Холла, который может быть применен в технологиях контролируемого использования. В висмуте квантовый эффект наблюдается при комнатной температуре, а тонкослойные пленки можно наносить даже на пластиковые подложки и, следовательно, они могут быть пригодны для применения в современных высокочастотных технологиях (например, в терагерцовых высокочастотных сигналах на электронных чипах).

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.