Kagomes är ett material vars struktur är uppkallad efter en traditionell japansk korgvävningsteknik. Vävningen skapar ett mönster av hexagoner kantade av trianglar och vice versa. I Kagome-metaller härmar atomkonfigurationen vävmönstret. Denna egenskap gör att elektronerna i ämnet beter sig annorlunda.
Forskare från US Department of Energy's Ames National Laboratory och Oak Ridge National Laboratory har nyligen upptäckt magnetiska interaktioner i den Kagome-skiktade topologiska magneten TbMn6Sn6. Upptäckten kan leda till att anpassa hur elektroner strömmar genom dessa material.
Forskare genomförde en djupgående undersökning av TbMn6Sn6 för att bättre förstå materialet och dess magnetiska egenskaper. Dessa resultat kan påverka framtida tekniska framsteg inom kvantberäkning, magnetiska lagringsmedia och högprecisionssensorer.
Rob McQueeney, en forskare vid Ames Lab och projektledaren, förklarade att topologiska material sa: "Att använda magnetiska atomer för att konstruera gittret av dessa material, såsom Mn i TbMn6Sn6, kan ytterligare bidra till att inducera topologiska egenskaper. De har en speciell egenskap där under påverkan av magnetism, kan du få strömmar som flyter på kanten av materialet, som är förlustfria, vilket gör att elektronerna inte sprids, och de avleder inte energi."
Särskilt forskare bestämde magnetismen i TbMn6Sn6. För sin analys använde de beräkningar och neutronspridningsdata som samlats in från Oak Ridge Spallation Neutron Source för att utföra sin analys.
Simon Riberolles, en postdoc forskarassistent vid Ames Lab och projektgruppsmedlem, förklarade, "Den experimentella tekniken som laget använde. Tekniken involverar en stråle av neutronpartiklar som används för att testa hur stel den magnetiska ordningen är. Naturen och styrkan hos de olika magnetiska interaktionerna som finns i materialen kan alla kartläggas med denna teknik."
McQueeney sa, "TbMn6Sn6 har konkurrerande interaktioner mellan lagren eller frustrerad magnetism. "Så systemet måste göra en kompromiss. Vanligtvis betyder det att om du petar på den kan du få den att göra olika saker. Men vi fick reda på i det här materialet att även om de konkurrerande interaktionerna finns där, är andra interaktioner dominerande."
Riberolles sade, "Detta är den första detaljerade undersökningen av de magnetiska egenskaperna hos TbMn6Sn6 som publiceras. Inom forskning är det alltid spännande när man kommer på att man förstår något nytt, eller man mäter något som inte har setts tidigare, eller som uppfattats delvis eller annorlunda.”
McQueeney och Riberolles förklarade att deras fynd tyder på att materialet skulle kunna justeras för specifika magnetiska egenskaper, till exempel genom att ändra Tb för ett annat sällsynt jordartselement, vilket skulle förändra föreningens magnetism. Denna grundläggande forskning banar väg för fortsatta framsteg inom upptäckten av Kagome-metaller.
Tidskriftsreferens:
- SXM Riberolles et al., Lågtemperatur-konkurrerande magnetiska energiskalor i den topologiska ferrimagneten TbMn6Sn6, Fysisk granskning X (2022). DOI: 10.1103/PhysRevX.12.021043
