Antiferromagneeteilla on elektronien spinin tuottama sisäinen magnetismi. Näillä materiaaleilla ei kuitenkaan ole ulkoista magneettikenttää, mikä tarkoittaa, että tilaa on riittävästi datayksiköiden pakkaamiseen – bittien tiheästi; siksi ne ovat kiinnostava aihe, koska niillä on mahdollisuus tallentaa tietoja.
Antiferromagneettisen bitin lukemiseen mitattua ominaisuutta kutsutaan Hall-ilmiöksi, joka on jännite, joka näyttää kohtisuorassa käytetyn virran suunnan suhteen. Hall-jännite muuttaa etumerkkiä, kun antiferromagneetin spinit käännetään kokonaan. Tämän seurauksena Hall-jännitteellä on kaksi merkkiä, joista toinen vastaa "1" ja toinen "0".
Vaikka tiedemiehet ovat tienneet Hall-ilmiöstä vuonna ferromagneettisia materiaaleja Antiferromagneettien vaikutus on pitkään havaittu vasta viimeisen vuosikymmenen aikana, ja se on edelleen huonosti ymmärretty.
Nyt tutkijaryhmä Tokion yliopisto Japanissa Cornell ja Johns Hopkinsin yliopistot Yhdysvalloissa ja Birminghamin yliopisto Yhdistyneessä kuningaskunnassa ovat ehdottaneet selitystä Weylin antiferromagneetin (Mn3Sn) "Hall-ilmiölle". Tällä materiaalilla on erityisen voimakas spontaani Hall-ilmiö.
Mn3Sn ei ole täysin antiferromagneettinen, mutta sillä on heikko ulkoinen magneettikenttä. Tutkijat halusivat selvittää, oliko tämä heikko magneettikenttä vastuussa Hall-ilmiöstä.
Heidän tutkimuksessaan käytettiin laitetta viritettävän jännityksen kohdistamiseksi testattavaan materiaaliin. Kohdistamalla tätä jännitystä tähän Weyl-antiferromagneettiin he havaitsivat, että jäännösulkoinen magneettikenttä kasvoi.
Materiaalin yli oleva jännite muuttuisi, jos magneettikenttä ajoivat Hall-ilmiötä. Tutkijat osoittivat, että jännite ei vaihtele merkittävästi, mikä osoitti, että magneettikenttä on merkityksetön. He päättelivät, että Hall-ilmiö johtuu siitä, miten pyörivät elektronit on järjestetty materiaaliin.
Dr. Clifford Hicks Birminghamin yliopistosta sanoi: "Nämä kokeet osoittavat, että Hall-ilmiö johtuu johtavuuselektronien ja niiden spinien välisistä kvanttivuorovaikutuksista. Löydökset ovat tärkeitä ymmärtämisen ja parantamisen kannalta magneettinen muistitekniikka"
Lehden viite:
- Ikhlas, M., Dasgupta, S., Theuss, F. et ai. Epänormaalin Hall-ilmiön pietsomagneettinen kytkentä antiferromagneetissa huoneenlämpötilassa. Nat. Phys. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01645-5
