Antiferromagnete haben einen inneren Magnetismus, der durch den Spin der Elektronen erzeugt wird. Diese Materialien haben jedoch kein externes Magnetfeld, sodass genügend Platz vorhanden ist, um Dateneinheiten zu packen – Bits dicht; daher sind sie aufgrund ihres Potenzials für die Datenspeicherung ein interessantes Thema.
Die zum Auslesen eines antiferromagnetischen Bits gemessene Eigenschaft wird als Hall-Effekt bezeichnet, bei dem es sich um eine Spannung handelt, die senkrecht zur Richtung des angelegten Stroms erscheint. Die Hall-Spannung ändert das Vorzeichen, wenn die Spins des Antiferromagneten vollständig umgedreht sind. Dadurch hat die Hall-Spannung zwei Vorzeichen, wobei das eine einer „1“ und das andere einer „0“ entspricht.
Obwohl Wissenschaftler über den Hall-Effekt in bekannt waren ferromagnetische Materialien Lange Zeit wurde der Einfluss in Antiferromagneten erst im letzten Jahrzehnt erkannt und ist immer noch wenig verstanden.
Jetzt, Ein Team von Forschern an der University of Tokyo in Japan, Cornell u Johns-Hopkins-Universitäten in den USA und der Universität von Birmingham in Großbritannien haben eine Erklärung für den „Hall-Effekt“ in einem Weyl-Antiferromagneten (Mn3Sn) vorgeschlagen. Dieses Material hat einen besonders starken spontanen Hall-Effekt.
Mn3Sn ist nicht perfekt antiferromagnetisch, hat aber ein schwaches äußeres Magnetfeld. Die Forscher wollten unbedingt feststellen, ob dieses schwache Magnetfeld für den Hall-Effekt verantwortlich ist.
Ihre Studie verwendete ein Gerät, um einstellbare Spannungen auf das getestete Material anzuwenden. Indem sie diese Spannung auf diesen Weyl-Antiferromagneten ausübten, beobachteten sie, dass das externe Restmagnetfeld zunahm.
Die Spannung über dem Material würde sich ändern, wenn die magnetisches Feld trieben den Hall-Effekt an. Die Forscher zeigten, dass die Spannung nicht signifikant variiert, was zeigt, dass das Magnetfeld unbedeutend ist. Sie kamen zu dem Schluss, dass der Hall-Effekt dadurch verursacht wird, wie rotierende Elektronen innerhalb des Materials angeordnet sind.
Dr. Clifford Hicks an der Universität Birmingham sagte: „Diese Experimente beweisen, dass der Hall-Effekt durch die Quantenwechselwirkungen zwischen Leitungselektronen und ihren Spins verursacht wird. Die Erkenntnisse sind wichtig, um zu verstehen – und zu verbessern – magnetische Speichertechnologie"
Journal Referenz:
- Ikhlas, M., Dasgupta, S., Theuss, F. et al. Piezomagnetisches Schalten des anomalen Hall-Effekts in einem Antiferromagneten bei Raumtemperatur. Nat. Physik. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01645-5
