Новый оптический метод раскрыл свойства органического альтермагнетика

Композитное изображение экспериментальной установки и деталей образца. Автор: Сатоши Игучи и др.

Исследователи раскрыли магнитные свойства и механизмы работы нового типа магнита с помощью передовых оптических методов. Их исследование сосредоточено на органическом кристалле, который считается перспективным кандидатом в «альтермагнетики» — недавно предложенный третий класс магнитных материалов. В отличие от традиционных ферромагнетиков и антиферромагнетиков, альтермагнетики демонстрируют уникальное магнитное поведение.

«В отличие от типичных магнитов, которые притягиваются друг к другу, альтермагнетики не проявляют чистой намагниченности, но все же могут влиять на поляризацию отраженного света», — отмечает Сатоши Игучи, доцент Института исследования материалов Университета Тохоку. «Это делает их сложными для изучения с помощью обычных оптических методов».

Чтобы преодолеть эту проблему, Игучи и его коллеги применили новую общую формулу отражения света к органическому кристаллу, успешно прояснив его магнитные свойства и происхождение. Работа опубликована в журнале Physical Review Research.

(a) Кристаллическая структура межслойного соединения, вид вдоль оси c. (b) Проводящий слой в κ-Cl. (c) Температурная зависимость статической магнитной восприимчивости в H || b (перпендикулярно проводящему слою) при 0,5 Тл. Автор: Physical Review Research (2025). DOI: 10.1103/nnz3-tq7y

Новая теоретическая модель также позволила команде разработать точный метод оптических измерений и применить его к органическому кристаллу κ-(BEDT-TTF)₂Cu[N(CN)₂]Cl. Ученые успешно измерили магнитооптический эффект Керра (MOKE) и выделили спектр внедиагональной оптической проводимости, который дает детальную информацию о магнитных и электронных свойствах материала.

Результаты выявили три ключевые особенности спектра: (1) пики на краях, указывающие на расщепление спиновых зон, (2) вещественную компоненту, связанную с искажением кристалла и пьезомагнитными эффектами, и (3) мнимую компоненту, связанную с вращательными токами. Эти результаты не только подтверждают альтермагнитную природу материала, но и демонстрируют мощь нового оптического метода.

«Это исследование открывает двери для изучения магнетизма в более широком классе материалов, включая органические соединения, и закладывает основу для будущего создания высокопроизводительных магнитных устройств на основе легких и гибких материалов», — добавляет Игучи.

Дополнительная информация: Сатоши Игучи и др., Magneto-optical spectra of an organic antiferromagnet as a candidate for an altermagnet, Physical Review Research (2025). DOI: 10.1103/nnz3-tq7y

Источник: Университет Тохоку