Kagome to materiał, którego struktura pochodzi od tradycyjnej japońskiej techniki tkania koszy. Tkanie tworzy wzór sześciokątów otoczonych trójkątami i odwrotnie. W metalach Kagome konfiguracja atomów naśladuje wzór tkania. Ta właściwość powoduje, że elektrony w substancji zachowują się inaczej.
Naukowcy z Departamentu Energii USA Narodowe Laboratorium Amesa i Oak Ridge National Laboratory niedawno odkryli interakcje magnetyczne w warstwowym magnesie topologicznym Kagome TbMn6Sn6. Odkrycie może doprowadzić do dostosowania sposobu przepływu elektronów przez te materiały.
Naukowcy przeprowadzili dogłębne badanie TbMn6Sn6, aby lepiej zrozumieć materiał i jego właściwości magnetyczne. Wyniki te mogą wpłynąć na przyszłe postępy technologiczne w zakresie obliczeń kwantowych, magnetycznych nośników danych i precyzyjnych czujników.
Rob McQueeney, naukowiec z Ames Lab i kierownik projektu, wyjaśnił, że materiały topologiczne mówią: „Wykorzystywanie atomów magnetycznych do budowy sieci takich materiałów, takich jak Mn w TbMn6Sn6, może dodatkowo pomóc w indukowaniu cech topologicznych. Mają szczególną właściwość, gdzie pod wpływem magnetyzm, można uzyskać prądy płynące na krawędzi materiału, które są pozbawione rozpraszania, co oznacza, że elektrony nie rozpraszają się i nie rozpraszają energii.”
Naukowcy w szczególności określili magnetyzm w TbMn6Sn6. Do analizy wykorzystali obliczenia i dane dotyczące rozpraszania neutronów zebrane z Oak Ridge Spallation Neutron Source do przeprowadzenia analizy.
Simon Riberolles, pracownik naukowy podoktorancki w Ames Lab i członek zespołu projektowego, wyjaśnił: „Technika eksperymentalna zastosowana przez zespół. Technika ta obejmuje wiązkę cząstek neutronowych wykorzystywaną do testowania sztywności porządku magnetycznego. Za pomocą tej techniki można zmapować charakter i siłę różnych oddziaływań magnetycznych obecnych w materiałach”.
McQueeney powiedział: „TbMn6Sn6 ma konkurencyjne interakcje między warstwami lub sfrustrowany magnetyzm. „Więc system musi iść na kompromis. Zwykle oznacza to, że jeśli się w to wbijasz, możesz zmusić go do robienia różnych rzeczy. Ale dowiedzieliśmy się w tym materiale, że chociaż te konkurujące interakcje istnieją, inne interakcje są dominujące”.
Riberrolle powiedziany, „To pierwsze opublikowane szczegółowe badanie właściwości magnetycznych TbMn6Sn6. W badaniach zawsze jest ekscytujące, gdy dowiadujesz się, że rozumiesz coś nowego lub mierzysz coś, czego wcześniej nie widziano lub było rozumiane częściowo lub inaczej”.
McQueeney i Riberolles wyjaśnili, że ich odkrycia sugerują, że materiał można dostosować do określonych właściwości magnetycznych, na przykład poprzez zmianę Tb na inny pierwiastek ziem rzadkich, co zmieniłoby magnetyzm związku. Te fundamentalne badania torują drogę do dalszych postępów w odkrywaniu metali Kagome.
Referencje czasopisma:
- SXM Riberolles i in., Niskotemperaturowe konkurencyjne skale energii magnetycznej w topologicznym ferrimagnecie TbMn6Sn6, Przegląd fizyczny X (2022). DOI: 10.1103/PhysRevX.12.021043
