Kagomes sind ein Material, dessen Struktur nach einer traditionellen japanischen Korbflechttechnik benannt ist. Durch das Weben entsteht ein Muster aus Sechsecken, die von Dreiecken eingefasst sind und umgekehrt. In Kagome-Metallen ahmt die Atomkonfiguration das Webmuster nach. Diese Eigenschaft bewirkt, dass sich die Elektronen in der Substanz unterschiedlich verhalten.
Wissenschaftler des US-Energieministeriums Ames National Laboratory und Oak Ridge Nationales Laboratorium haben kürzlich magnetische Wechselwirkungen im geschichteten topologischen Magneten TbMn6Sn6 von Kagome entdeckt. Die Entdeckung könnte dazu führen, den Elektronenfluss durch diese Materialien anzupassen.
Wissenschaftler führten eine eingehende Untersuchung von TbMn6Sn6 durch, um das Material und seine magnetischen Eigenschaften besser zu verstehen. Diese Ergebnisse könnten zukünftige technologische Fortschritte in den Bereichen Quantencomputer, magnetische Speichermedien und hochpräzise Sensoren beeinflussen.
Rob McQueeney, Wissenschaftler am Ames Lab und Projektleiter, erklärte, dass topologische Materialien sagten: „Die Verwendung magnetischer Atome zum Aufbau des Gitters dieser Materialien, wie Mn in TbMn6Sn6, kann weiter dazu beitragen, topologische Merkmale zu induzieren. Sie haben eine besondere Eigenschaft, wenn sie unter dem Einfluss von stehen Magnetismus, können Sie Ströme erhalten, die am Rand des Materials fließen, die verlustfrei sind, was bedeutet, dass die Elektronen nicht streuen und keine Energie dissipieren.“
Wissenschaftler bestimmten insbesondere den Magnetismus in TbMn6Sn6. Für ihre Analyse verwendeten sie Berechnungen und Neutronenstreudaten, die von der Oak Ridge Spallation Neutron Source gesammelt wurden, um ihre Analyse durchzuführen.
Simon Riberolles, Postdoc-Forschungsmitarbeiter am Ames Lab und Mitglied des Projektteams, erklärte: „Die experimentelle Technik, die das Team verwendet hat. Die Technik beinhaltet einen Strahl von Neutronenteilchen, die verwendet werden, um zu testen, wie starr die magnetische Ordnung ist. Die Art und Stärke der verschiedenen magnetischen Wechselwirkungen, die in den Materialien vorhanden sind, können alle mit dieser Technik kartiert werden.“
McQueeney sagte, „TbMn6Sn6 hat konkurrierende Wechselwirkungen zwischen den Schichten oder frustrierten Magnetismus. „Also muss das System einen Kompromiss eingehen. Normalerweise bedeutet das, dass Sie es dazu bringen können, verschiedene Dinge zu tun, wenn Sie es anstupsen. Aber wir haben in diesem Material herausgefunden, dass, obwohl diese konkurrierenden Wechselwirkungen vorhanden sind, andere Wechselwirkungen dominieren.“
Riberolles sagte, „Dies ist die erste veröffentlichte detaillierte Untersuchung der magnetischen Eigenschaften von TbMn6Sn6. In der Forschung ist es immer spannend, wenn man feststellt, dass man etwas Neues versteht oder etwas misst, das noch nie zuvor gesehen wurde oder teilweise oder anders verstanden wurde.“
McQueeney und Riberolles erklärten, dass ihre Ergebnisse darauf hindeuten, dass das Material an spezifische magnetische Eigenschaften angepasst werden könnte, beispielsweise durch Ändern des Tb für ein anderes Seltenerdelement, was den Magnetismus der Verbindung verändern würde. Diese Grundlagenforschung ebnet den Weg für weitere Fortschritte bei der Entdeckung von Kagome-Metallen.
Journal Referenz:
- SXM Riberolles et al., Low-Temperature Competing Magnetic Energy Scales in the Topological Ferrimagnet TbMn6Sn6, Körperliche Überprüfung X. (2022). zurück 10.1103 / PhysRevX.12.021043
