В кристалле впервые обнаружили необычный спиральный магнетизм
Недавно изобретенный материал обладает необычной структурой, которая способна проводить электричество, но заставляет текущие электроны вести себя как безмассовые частицы. В результате магнетизм материала оказывается связан с направлением движения этих частиц. В других материалах такие электроны Вейля вызвали новое поведение, связанное с электропроводностью.
В новой работе физики заметили, что такие электроны способствуют спонтанному образованию магнитной спирали. Устойчивость электронов проявляется в однородности направления их спинов. В большинстве материалов, проводящих электричество, таких как медная проволока, электроны, проходящие через материал, имеют спины, направленные произвольно. Иначе обстоит дело в полуметаллах, нарушенная симметрия которых превращает текущие электроны в электроны Вейля, чьи спины ориентированы либо в направлении движения электрона, либо в прямо противоположном.
Именно эта привязка спинов частиц к направлению их движения и обусловливает редкое магнитное поведение полуметаллического соединения NdAlSi, которое исследовали авторы работы. Все три типа атомов в этом материале проводят электричество, создавая «ступеньки» для электронов при перепрыгивании от одного атома к другому. Однако только атомы неодима (Nd) магнетны. Они восприимчивы к влиянию электронов Вейля, которые изменяют спины атомов Nd. Посмотрите вдоль любого ряда атомов неодима, который тянется по диагонали через полуметаллический кристалл, и вы увидите то, что исследовательская группа называет «спиновой спиралью».
Каждая петля спирали, которую обнаружили авторы, имеет длину около 150 нанометров, а сама спираль появляется только при температурах ниже 7 К. По словам исследователей, существуют материалы с аналогичными физическими свойствами, которые функционируют при комнатной температуре, и они могут быть использованы для создания эффективных магнитных запоминающих устройств.
Статья опубликована в журнале Nature Materials.
Исследуя полуметаллический кристалл, физики пришли к выводу, что у него наблюдается необычная форма магнетизма, представляющая собой «спиновые спирали» вокруг магнитных атомов