Ученые открыли странный новый магнит, который «магически» искривляет свет

Новый оптический прорыв подтверждает существование альтермагнитов и указывает на легкие высокопроизводительные магнитные устройства будущего. Автор: AI/Shuttertstock

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

Подробности их открытия были недавно опубликованы в журнале Physical Review Research.

«В отличие от типичных магнитов, которые притягиваются друг к другу, альтермагниты не проявляют чистой намагниченности, но при этом все еще могут влиять на поляризацию отраженного света, — указывает Сатоси Игути, доцент Института исследований материалов Университета Тохоку. — Это затрудняет их изучение с помощью обычных оптических методов».

Чтобы преодолеть это, Игути и его коллеги применили новую выведенную общую формулу для отражения света к органическому кристаллу, успешно прояснив его магнитные свойства и происхождение.

В группу также вошли Юка Икемото и Таро Мориваки из Японского института исследований синхротронного излучения; Хиротакэ Ито из факультета физики и астрономии Университета Квансэй Гакуин; Синъитиро Иваи с физического факультета Университета Тохоку; а также Тэцуя Фурукава и Такахико Сасаки, также из Института исследований материалов.

Новая общая формула для отражения света, выведенная командой, была основана на уравнениях Максвелла и применима к широкому спектру материалов, включая те, что обладают низкой симметрией кристалла, как и изученное здесь органическое соединение.

Эта новая теоретическая основа также позволила команде разработать точный метод оптических измерений и применить его к органическому кристаллу κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Cl. Они успешно измерили магнито-оптический эффект Керра (MOKE) и извлекли спектр внедиагональной оптической проводимости, который предоставляет детальную информацию о магнитных и электронных свойствах материала.

Результаты выявили три ключевые особенности в спектре: (1) краевые пики, указывающие на расщепление спиновой зоны; (2) вещественная компонента, связанная с искажением кристалла и пьезомагнитными эффектами; (3) мнимая компонента, связанная с вращательными токами. Эти находки не только подтверждают альтермагнитную природу материала, но и демонстрируют мощь нового оптического метода.

«Это исследование открывает дверь для изучения магнетизма в более широком классе материалов, включая органические соединения, и закладывает основу для будущей разработки высокопроизводительных магнитных устройств на основе легких, гибких материалов», — добавляет Игути.

Источники: sciencedaily.com, Tohoku University