NaukaHub
Ученые из Университета Райса обнаружили, что легкое механическое сжатие кристалла сульфида железа (FeS) способно одновременно изменять его крошечный магнитный сигнал и электрический ток. Это открытие дает ключ к управлению новым классом антиферромагнитных материалов, которые считаются перспективными для создания электроники будущего, пишет Phys.org.
Материал относится к группе антиферромагнетиков. В отличие от обычных магнитов на холодильнике, их внутренние магнитные моменты компенсируют друг друга, поэтому снаружи материал кажется немагнитным. Однако внутри него происходят сложные процессы, полезные для спинтроники — области науки, использующей спин электрона для хранения данных.
Кристалл FeS обладает двумя необычными свойствами: крошечным суммарным магнитным моментом и аномальным эффектом Холла — способностью генерировать боковое напряжение при прохождении тока даже без внешнего магнитного поля. Исследователи сконструировали устройство, которое мягко сжимало кристалл в одном направлении. Они заметили, что оба сигнала — и магнитный, и электрический — ослабевали синхронно.
«Интересная особенность этого материала заключается в том, что мы можем одновременно наблюдать крошечный магнитный и электрический сигналы. Когда мы сжимаем кристалл в одном направлении, оба сигнала уменьшаются одновременно. Это говорит нам о тесной связи этих двух эффектов», — сказал Пэнчэн Дай, профессор физики в Университете Райса.
Нейтронные измерения в Национальной лаборатории Ок-Ридж помогли заглянуть внутрь кристалла. Оказалось, что основная мощная магнитная структура остается практически неизменной. Сжатие лишь смещает баланс между несколькими эквивалентными способами ориентации магнитных моментов. Поскольку разница энергий между этими состояниями очень мала, даже умеренное давление позволяет легко «настраивать» материал.
Понимание этой связи важно для объяснения аномального эффекта Холла. Одно из объяснений связывает его с так называемой «кривизной Берри» — особенностями электронной структуры. Эксперименты показали, что электрический сигнал меняется синхронно с магнитным моментом, что указывает на общее физическое происхождение обоих явлений.
Возможность контролировать выявленные эффекты простым механическим напряжением открывает перспективы для спинтроники. Устройства, основанные на этом принципе, могут работать с меньшим энергопотреблением и создавать меньше магнитных помех, чем традиционные технологии.
Ранее химик назвал безопасный срок хранения воды в открытом кувшине. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.