A Kagome egy olyan anyag, amelynek szerkezetét a hagyományos japán kosárfonás technikájáról kapta. A szövés háromszögekkel határolt hatszögekből álló mintát hoz létre, és fordítva. A Kagome fémeknél az atom konfiguráció utánozza a szövési mintát. Ez a tulajdonság az anyagban lévő elektronok eltérő viselkedését okozza.
Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának tudósai Ames Nemzeti Laboratórium és a Oak Ridge Nemzeti Laboratórium a közelmúltban mágneses kölcsönhatásokat fedeztek fel a Kagome réteges TbMn6Sn6 topológiai mágnesben. A felfedezés az elektronok ezen anyagokon való átáramlásának testreszabásához vezethet.
A tudósok a TbMn6Sn6 alapos vizsgálatát végezték el, hogy jobban megértsék az anyagot és annak mágneses jellemzőit. Ezek az eredmények hatással lehetnek a kvantumszámítástechnika, a mágneses adathordozók és a nagy pontosságú érzékelők jövőbeli technológiai fejlődésére.
Rob McQueeney, az Ames Lab tudósa és a projekt vezetője elmagyarázta, hogy a topológiai anyagok szerint: „Mágneses atomok használata ezen anyagok rácsának megalkotására, mint például a Mn a TbMn6Sn6-ban, tovább segítheti a topológiai jellemzőket. Különleges tulajdonságuk van, ahol hatása alatt áll mágnesesség, akkor az anyag szélén áramló áramokat kaphat, amelyek disszipációmentesek, ami azt jelenti, hogy az elektronok nem szóródnak szét, és nem oszlatnak el energiát."
A tudósok különösen a TbMn6Sn6 mágnesességét határozták meg. Elemzésükhöz az Oak Ridge Spallation Neutron Source-ból gyűjtött számításokat és neutronszórási adatokat használták elemzésük elvégzéséhez.
Simon Riberolles, az Ames Lab posztdoktori munkatársa és a projektcsapat tagja elmagyarázta: „A csapat által alkalmazott kísérleti technika. A technika magában foglalja a neutronrészecskék nyalábját, amellyel megvizsgálják, mennyire merev a mágneses rend. Az anyagokban jelenlévő különböző mágneses kölcsönhatások természete és erőssége mind feltérképezhető ezzel a technikával.”
McQueeney azt mondta: „A TbMn6Sn6-nak versengő kölcsönhatásai vannak a rétegek között, vagy frusztrált mágnesesség. „Tehát a rendszernek kompromisszumot kell kötnie. Általában ez azt jelenti, hogy ha ráböksz rá, ráveheted, hogy különböző dolgokat tegyen. De ebből az anyagból kiderült, hogy bár ezek a versengő interakciók léteznek, más interakciók dominálnak.”
Riberolles mondott, „Ez a TbMn6Sn6 mágneses tulajdonságainak első részletes vizsgálata, amelyet publikáltak. A kutatás során mindig izgalmas, amikor rájössz, hogy valami újat értesz meg, vagy olyat mérsz, amit korábban nem láttak, vagy részben vagy másképp értettél meg.”
McQueeney és Riberolles elmagyarázta, hogy eredményeik azt sugallják, hogy az anyagot be lehet állítani bizonyos mágneses jellemzőkre, például úgy, hogy megváltoztatják a Tb-t egy másik ritkaföldfém elemre, ami megváltoztatná a vegyület mágnesességét. Ez az alapkutatás megnyitja az utat a Kagome-fémek felfedezésének folyamatos előrehaladása előtt.
Journal Reference:
- SXM Riberolles et al., Alacsony hőmérsékletű versengő mágneses energia skálák a topológiai ferrimágnesben TbMn6Sn6, Fizikai áttekintés X (2022). DOI: 10.1103/PhysRevX.12.021043
