Kagomes er et materiale, hvis struktur er opkaldt efter en traditionel japansk kurvefletningsteknik. Vævningen skaber et mønster af sekskanter omkranset af trekanter og omvendt. I Kagome-metaller efterligner atomkonfigurationen vævningsmønsteret. Denne egenskab får elektronerne i stoffet til at opføre sig anderledes.
Forskere fra det amerikanske energiministerium Ames National Laboratory , Oak Ridge National Laboratory har for nylig opdaget magnetiske interaktioner i den Kagome lagdelte topologiske magnet TbMn6Sn6. Opdagelsen kan føre til at tilpasse, hvordan elektroner strømmer gennem disse materialer.
Forskere gennemførte en dybdegående undersøgelse af TbMn6Sn6 for bedre at forstå materialet og dets magnetiske egenskaber. Disse resultater kan påvirke fremtidige teknologiske fremskridt inden for kvanteberegning, magnetiske lagringsmedier og højpræcisionssensorer.
Rob McQueeney, en videnskabsmand ved Ames Lab og projektlederen, forklarede, at topologiske materialer sagde: "Brug af magnetiske atomer til at konstruere gitteret af disse materialer, såsom Mn i TbMn6Sn6, kan yderligere hjælpe med at inducere topologiske træk. De har en særlig ejendom, hvor under indflydelse af magnetisme, kan man få strømme, der løber på kanten af materialet, som er dissipationsfri, hvilket betyder, at elektronerne ikke spredes, og de spreder ikke energi.”
Forskere bestemte især magnetismen i TbMn6Sn6. Til deres analyse brugte de beregninger og neutronspredningsdata indsamlet fra Oak Ridge Spallation Neutron Source til at udføre deres analyse.
Simon Riberolles, en postdoc forskningsassistent ved Ames Lab og medlem af projektteamet, forklarede, "Den eksperimentelle teknik, holdet brugte. Teknikken involverer en stråle af neutronpartikler, der bruges til at teste, hvor stiv den magnetiske orden er. Naturen og styrken af de forskellige magnetiske interaktioner, der er til stede i materialerne, kan alle kortlægges ved hjælp af denne teknik."
McQueeney sagde, "TbMn6Sn6 har konkurrerende interaktioner mellem lagene eller frustreret magnetisme. »Så systemet er nødt til at indgå et kompromis. Normalt betyder det, at hvis du stikker i den, kan du få den til at gøre forskellige ting. Men vi fandt ud af i dette materiale, at selvom de konkurrerende interaktioner er der, er andre interaktioner dominerende."
Riberolles sagde, "Dette er den første detaljerede undersøgelse af de magnetiske egenskaber af TbMn6Sn6, der bliver offentliggjort. I forskningen er det altid spændende, når man finder ud af, at man forstår noget nyt, eller man måler noget, der ikke er set før, eller som blev forstået delvist eller anderledes.”
McQueeney og Riberolles forklarede, at deres resultater tyder på, at materialet kunne justeres til specifikke magnetiske egenskaber, for eksempel ved at ændre Tb for et andet sjældent jordarters element, hvilket ville ændre forbindelsens magnetisme. Denne grundlæggende forskning baner vejen for fortsatte fremskridt inden for opdagelse af Kagome-metaller.
Journal Reference:
- SXM Riberolles et al., Low-Temperature Competing Magnetic Energy Scales in the Topological Ferrimagnet TbMn6Sn6, Fysisk gennemgang X (2022). DOI: 10.1103/PhysRevX.12.021043
