Antiferromagneter har inre magnetism som produceras av elektronernas spinn. Dessa material har dock inget yttre magnetfält, vilket innebär att det finns tillräckligt med utrymme för att packa dataenheter – bitar tätt; därför är de ett ämne av intresse på grund av deras potential för datalagring.
Egenskapen som mäts för att läsa ut en antiferromagnetisk bit kallas Hall-effekten, vilket är en spänning som visas vinkelrätt mot den applicerade strömriktningen. Hallspänningen ändrar tecken när antiferromagnetens snurrar är helt vända. Som ett resultat har Hall-spänningen två tecken, ett som motsvarar en "1" och det andra mot ett "0".
Även om forskare har känt till Hall-effekten i ferromagnetiska material under lång tid har effekten av antiferromagneter bara upptäckts under det senaste decenniet och är fortfarande dåligt förstådd.
Nu har ett team av forskare vid University of Tokyo i Japan, Cornell och Johns Hopkins universitet i USA och University of Birmingham i Storbritannien har föreslagit en förklaring till "Hall-effekten" i en Weyl-antiferromagnet (Mn3Sn). Detta material har en särskilt stark spontan Hall-effekt.
Mn3Sn är inte perfekt antiferromagnetisk men har ett svagt externt magnetfält. Forskare var angelägna om att avgöra om detta svaga magnetfält var ansvarigt för Hall-effekten.
Deras studie använde en enhet för att applicera avstämbar stress på det testade materialet. Genom att applicera denna stress på denna Weyl-antiferromagnet, observerade de att det kvarvarande externa magnetfältet ökade.
Spänningen över materialet skulle förändras om Magnetfältet drev Hall-effekten. Forskarna visade att spänningen inte varierar nämnvärt, vilket visar att magnetfältet är obetydligt. De drog slutsatsen att Hall-effekten orsakas av hur spinnande elektroner är ordnade i materialet.
Dr. Clifford Hicks vid University of Birmingham sade: "Dessa experiment bevisar att Hall-effekten orsakas av kvantinteraktioner mellan ledningselektroner och deras spinn. Resultaten är viktiga för att förstå – och förbättra – magnetisk minnesteknik. "
Tidskriftsreferens:
- Ikhlas, M., Dasgupta, S., Theuss, F. et al. Piezomagnetisk omkoppling av den anomala Hall-effekten i en antiferromagnet vid rumstemperatur. Nat. Phys. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01645-5
