Ученые обнаружили новый тип электромагнитного эффекта в материалах с «ферровращением»

Исследователи из нескольких университетов обнаружили ранее неизвестный электромагнитный эффект в материалах с так называемым ферровращением, где сохраняются пространственная инверсия (I) и обращение времени (T). Работа опубликована в журнале Nature Physics.

Схема противоположных аномальных поперечных магнитных восприимчивостей ферровращательных доменов в продольном магнитном поле. Автор: Кай Ду.

Ранее считалось, что необычные поперечные электромагнитные отклики возникают только при нарушении одной из этих симметрий. Однако ученые под руководством Сан-Вука Чонга выявили такой эффект в материале Fe_1.23Ti_0.77O₃.

«В нашей работе обсуждаемое вращение является плоским: все слои материала когерентно вращаются по или против часовой стрелки. Это коллективное плоское вращение определяет особый порядок, который мы называем ферровращением», — пояснил Чонг.

Магнитные свойства и приведенная диагональная восприимчивость на стенках FR-доменов Fe_1.23Ti_0.77O₃. Автор: Nature Physics (2025).

Симметрийный анализ показал, что при приложении продольного электрического или магнитного поля в таких материалах должна возникать аномальная восприимчивость к поперечным полям. Ключевая особенность — домены с противоположным направлением вращения дают противоположные поперечные отклики.

Экспериментально это было подтверждено с помощью магнитной силовой микроскопии. Открытие меняет парадигму поиска новых электромагнитных эффектов и открывает возможности для проектирования материалов и устройств спинтроники, использующих симметрийно-защищенные состояния.

Поскольку ферровращательный порядок возможен почти у 40% известных материалов, это направление исследований обещает быть плодотворным. В будущем ученые планируют изучить аналогичные поперечные электрические эффекты и поведение в материалах с разной симметрией.

Больше информации: Kai Du et al, Electric toroidal invariance generates distinct transverse electromagnetic responses, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-03100-7.