Ученые разработали методы рентгеновского анализа для изучения альтермагнетиков

Рассчитанные RPED-паттерны MnTe для циркулярно-поляризованного света с спиральностью q || L~ [1100] на L₃-резонансе ( ℏω = 639.7 эВ a-d) или L₂-резонансе ( ℏω = 651.8 эВ e-h). Автор: Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/pl1p-v5rs

Альтермагнетизм — новое перспективное направление в магнетизме, которое может стать основой для электроники следующего поколения. В отличие от ферромагнетиков (как обычный магнит на холодильник), где все внутренние атомные спины выстраиваются в одном направлении, создавая сильное магнитное поле, альтермагнетики не обладают результирующим магнитным полем (сильно магнитны внутри, но выглядят немагнитными снаружи). Это сближает их с антиферромагнетиками, где внутренние спины компенсируют друг друга. Однако альтермагнетики сохраняют мощные внутренние свойства, которые позволяют им переносить и контролировать информацию эффективнее традиционных магнитов.

Поскольку эта форма магнетизма имеет нулевое результирующее поле, ее сложно обнаружить стандартными измерительными инструментами. В двух новых статьях исследователи описывают разработанные ими методы рентгеновского анализа для картирования и измерения различных аспектов внутренней структуры альтермагнетиков.

Картирование магнитных доменов

В первой статье, опубликованной в Physical Review Letters, ученые разработали усовершенствованный рентгеновский метод RIXS-CD (резонансное неупругое рассеяние рентгеновских лучей с круговым дихроизмом). Старые рентгеновские методы с трудом надежно картируют и различают магнитные области (или домены) в альтермагнетиках, но когда команда вращала образец альтермагнитного материала под рентгеновским лучом, это создавало уникальный магнитный «отпечаток» для каждого домена. Это позволило им создать точные карты этих магнитных доменов.

«RIXS-CD обнаруживает унитарное (пространственное) нарушение симметрии через T-нарушающие магнитные порядки. Это делает RIXS-CD дополнительной методикой к XMCD с потенциальными применениями к более широкому классу аномальных холловских антиферромагнетиков, включая неколлинеарные», — написали исследователи в своей статье.

Измерение силы

Во второй статье, также опубликованной в Physical Review Letters, Петер Крюгер из Университета Тиба в Японии предлагает новую методику CD-RPED (круговой дихроизм в резонансной фотоэлектронной дифракции) для измерения магнитной силы одного невидимого атомного слоя.

Эта методика работает путем направления рентгеновских лучей на атомы в альтермагнитном материале, что заставляет их испускать электроны. Окружающие магнитные слои влияют на эти электроны, создавая уникальную картину (эхо). Измерение этого эха позволяет ученым количественно оценить магнитные свойства каждого скрытого атомного слоя. «Наши основные выводы справедливы для любого альтермагнетика и закладывают основу для превращения CD-RPED в мощный метод магнитной характеристики кандидатных альтермагнитных материалов».

Благодаря этим двум методикам альтермагнетизм больше не является невидимым. Ученые смогут картировать и измерять его скрытые свойства, чтобы понять, как ведет себя эта форма магнетизма, и количественно оценить ее силу. Это может помочь ускорить развитие следующего поколения спинтронных вычислительных технологий, использующих собственный спин электронов для выполнения вычислений.

Дополнительная информация: D. Takegami et al, Circular Dichroism in Resonant Inelastic X-Ray Scattering: Probing Altermagnetic Domains in MnTe, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/512v-n5f9
Peter Krüger, Circular Dichroism in Resonant Photoelectron Diffraction as a Direct Probe of Sublattice Magnetization in Altermagnets, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/pl1p-v5rs. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2504.08380