Экзотическое свойство «амбидекстровых» кристаллов указывает на новые магнитные явления
Исследователи из Сколтеха, Королевского технологического института KTH и Уппсальского университета предсказали существование антихирального ферромагнетизма – нетривиального свойства некоторых магнитных кристаллов, открывающего дверь множеству новых магнитных явлений. Статья опубликована в журнале Физический обзор B.
Хиральность, или хиральность, является чрезвычайно важным фундаментальным свойством объектов во многих областях физики, математики, химии и биологии; киральный объект никак не может быть наложен на его зеркальное отображение. Простейшие хиральные объекты – это руки человека, отсюда и сам термин. Противоположность хиральности – ахиральность: круг или квадрат – простые ахиральные объекты.
Хиральность может применяться к гораздо более сложным объектам; например, конкурирующие внутренние взаимодействия в магнитной системе могут приводить к появлению периодических магнитных текстур в структуре, которые отличаются от их зеркальных отображений – это называется киральным ферромагнитным упорядочением. Хиральные кристаллы широко считаются многообещающими кандидатами для реализации устройств для хранения и обработки магнитных данных, поскольку информация может быть закодирована с помощью их нетривиальных магнитных текстур.
Анастасия Первишко, научный сотрудник Центра вычислительной и интенсивной обработки данных (CDISE) Сколтеха, и ее коллеги использовали анализ на основе симметрии и численные вычисления для предсказания существования антихирального ферромагнетизма – разновидности ферромагнитного упорядочения, когда оба типа хиральность (хиральность) существуют одновременно и чередуются в пространстве.
«В отличие от хиральной и ахиральной текстур, мы предсказываем принципиально иное магнитное упорядочение в тетраэдрических ферромагнетиках. Мы используем термин «антихиральность», чтобы подчеркнуть спонтанную модуляцию направления намагниченности с чередованием пространственной хиральности между правым и левым, индуцированным симметрией кристалла », – говорит Первышко.
Она объясняет, что хиральность в этой периодической магнитной текстуре чередуется в пространстве, в то время как средний инвариант кручения равен нулю. «Можно представить это как магнитную модуляцию, в которой одна часть характеризуется правосторонностью, а другая – левизной; это кардинально отличается от обычных хиральных текстур, в которых сохраняется ручность », – добавляет Первышко.
Примеры периодических магнитных текстур и их геометрических отражений. (а) Циклоида, также известная как стены типа Нееля. (б) Спираль, также известная как стены типа Блоха. (c) Антихиральная модуляция, обнаруженная в настоящей работе. Кредит: DOI: 10.1103 / PhysRevB.104.L020406.
Команда показала, что антихиральный ферромагнетизм можно наблюдать в классе кристаллов, в которых многие минералы образуются естественным образом. Для этого они изучили магнитное упорядочение в структуре с тетраэдрической симметрией кристалла и использовали микромагнитный анализ, чтобы вывести это новое антихиральное упорядочение.
«Благодаря этому нетрадиционному основному состоянию предлагаемое магнитное упорядочение может привести к богатому семейству магнитных явлений, включая уникальные магнитные домены и скирмионы, которые фундаментально отличаются от хиральных текстур. Это открытие инициирует дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования этого типа магнитных материалов », – заключает Анастасия Первишко.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
