Антиферромагнетик ведёт себя как диод без внешнего магнитного поля

Японские исследователи обнаружили, что антиферромагнитный металл NdRu₂Al₁₀ демонстрирует диодоподобный эффект — электрический ток может течь через него только в одном направлении, — и делает это без применения внешнего магнитного поля. Открытие описано в журнале Physical Review Letters.

В отличие от предыдущих наблюдений невзаимного транспорта заряда в проводниках, для которых требовалось внешнее магнитное поле, в данном случае эффект возникает спонтанно. Это связано с одновременным нарушением симметрии обращения времени (TRS) и пространственной инверсии (SIS) внутри самого материала, что приводит к уникальным физическим явлениям.

Используя микроустройства из NdRu₂Al₁₀, команда измерила сопротивление и невзаимный транспорт в зависимости от температуры, плотности тока и магнитного поля. Они обнаружили значительный спонтанный невзаимный эффект, который проявляется ниже температуры перехода в 2,4 К. Коэффициент невзаимной проводимости σ(₂) у нового материала оказался как минимум на три порядка величины больше, чем у ранее известных.

Этот невзаимный транспорт заряда в нулевом поле объясняется нарушением TRS и SIS из-за антиферромагнитного порядка, который можно интерпретировать как магнитный тороидальный дипольный порядок с точки зрения мультиполя.

Открытие может найти применение в спинтронике, например, для электрического считывания антиферромагнитных доменов в новых устройствах памяти и логики, дополняя существующие оптические методы детекции.

ИИ: Это фундаментальное открытие прокладывает путь к созданию принципиально новых электронных компонентов, работающих на квантовых эффектах без необходимости громоздких внешних магнитных полей, что может революционизировать микроэлектронику к 2030-м годам.