
Намагниченная железная стружка
Freepik.com
Как мы помним, магнетизм — это физическое явление, связанное с наличием магнитных моментов у атомов и их спонтанным упорядочением в кристаллической решетке. Чаще всего говорят о ферромагнетизме и антиферромагнетизме*. Ферромагнетики — железо (Fe), никель (Ni), кобальт (Co) — сохраняют свою намагниченность даже без внешнего магнитного поля. В ферромагнитных материалах все магнитные моменты атомов ориентированы в одном направлении. Антиферромагнетики — оксид марганца (MnO), оксид железа (Fe₂O₃), хром (Cr) — характеризуются тем, что в них магнитные моменты друг друга «гасят», так как направлены навстречу друг другу. Никакого магнитного поля они не создают и внешнего магнетизма не проявляют.
*В 1848 году Майкл Фарадей разделил все вещества на ферромагнитные, диамагнитные (висмут, цинк, медь, золото, серебро), парамагнитные (алюминий, платина), сперомагнитные (асперомагнетики) и ферримагнитные (миктомагнетики).
Впервые признаки еще одного магнитного явления физики зафиксировали в 2020 году, а в 2022 году ввели термин «альтермагнетизм». В 2023–2024 годах учёные подтвердили его существование. Первой была международная группа ученых из Чехии и Швейцарии, которая воспользовалась методикой фотоэмиссионной электронной микроскопии (PEEM) и впервые визуализировала магнитные домены и структуру альтермагнитного материала — теллурида марганца* (MnTe). На его поверхности циркулировали предсказанные до этого магнитные вихри. Сам теллурид марганца при этом всегда считался антиферромагнетиком. То есть магнитный вихрь наблюдался в материале, до этого никогда не проявлявшего магнитных свойств.
*Помимо теллурида марганца, исследуются и другие потенциальные альтермагнитные материалы, такие как оксид рутения (RuO₂), антимонид хрома (CrSb), а также соединения на основе переходных металлов и редкоземельных элементов.
Позже исследователи из Школы физики и астрономии Ноттингемского университета провели эксперименты по контролируемому изменению магнитных свойств альтермагнетика. Свои измерения они фиксировали тем же методом микроскопии PEEM на базе синхротрона швейцарской лаборатории MAX IV.
У них получилось создать устойчивые магнитные структуры, пригодные для применения в спинтронных устройствах, таких как MRAM и логические элементы.
Что все это значит?