คาโกเมะเป็นวัสดุที่มีโครงสร้างตั้งชื่อตามเทคนิคการสานตะกร้าแบบดั้งเดิมของญี่ปุ่น การทอทำให้เกิดลวดลายเป็นรูปหกเหลี่ยมล้อมรอบด้วยสามเหลี่ยมและในทางกลับกัน ในโลหะ Kagome การกำหนดค่าอะตอมจะเลียนแบบรูปแบบการทอ คุณสมบัตินี้ทำให้อิเล็กตรอนในสารทำงานแตกต่างกัน
นักวิทยาศาสตร์จากกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ห้องปฏิบัติการแห่งชาติเอมส์ และ ห้องทดลองแห่งชาติ Oak Ridge เพิ่งค้นพบปฏิกิริยาแม่เหล็กในแม่เหล็กทอพอโลยีชั้น Kagome TbMn6Sn6 การค้นพบนี้อาจนำไปสู่การปรับแต่งวิธีที่อิเล็กตรอนไหลผ่านวัสดุเหล่านี้
นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการตรวจสอบเชิงลึกของ TbMn6Sn6 เพื่อทำความเข้าใจวัสดุและลักษณะทางแม่เหล็กของมันให้ดียิ่งขึ้น ผลลัพธ์เหล่านี้อาจส่งผลต่อความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในอนาคตของคอมพิวเตอร์ควอนตัม สื่อเก็บข้อมูลแบบแม่เหล็ก และเซ็นเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง
Rob McQueeney นักวิทยาศาสตร์จาก Ames Lab และหัวหน้าโครงการอธิบายว่าวัสดุทอพอโลยีกล่าวว่า “การใช้อะตอมแม่เหล็กเพื่อสร้างโครงตาข่ายของวัสดุเหล่านี้ เช่น Mn ใน TbMn6Sn6 สามารถช่วยทำให้เกิดลักษณะทางทอพอโลยีได้ พวกเขามีคุณสมบัติพิเศษที่อยู่ภายใต้อิทธิพลของ อำนาจแม่เหล็กคุณสามารถรับกระแสที่ไหลบนขอบของวัสดุ ซึ่งไม่มีการสลายตัว ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนจะไม่กระจายตัว และจะไม่กระจายพลังงานออกไป”
โดยเฉพาะอย่างยิ่งนักวิทยาศาสตร์ได้กำหนดสนามแม่เหล็กใน TbMn6Sn6 สำหรับการวิเคราะห์ พวกเขาใช้การคำนวณและข้อมูลการกระเจิงของนิวตรอนที่รวบรวมจากแหล่งกำเนิดนิวตรอนที่เกิดการแตกกระจายของโอ๊คริดจ์เพื่อทำการวิเคราะห์
Simon Riberoles นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Ames Lab และสมาชิกในทีมโครงการอธิบายว่า “เทคนิคการทดลองที่ทีมใช้ เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับลำอนุภาคนิวตรอนที่ใช้ในการทดสอบความแข็งของคำสั่งแม่เหล็ก ลักษณะและความแรงของปฏิกิริยาแม่เหล็กต่างๆ ที่มีอยู่ในวัสดุสามารถแมปได้โดยใช้เทคนิคนี้”
แมคควีนนีย์กล่าวว่า “TbMn6Sn6 มีปฏิสัมพันธ์ที่แข่งขันกันระหว่างเลเยอร์หรือแม่เหล็กที่ผิดหวัง “ดังนั้นระบบจึงต้องประนีประนอม โดยปกติแล้วนั่นหมายความว่าถ้าคุณกระตุ้นมัน คุณสามารถทำให้มันทำสิ่งต่าง ๆ ได้ แต่เราค้นพบในเนื้อหานี้ว่า แม้ว่าปฏิสัมพันธ์ที่แข่งขันกันเหล่านั้นจะอยู่ที่นั่น แต่การโต้ตอบอื่นๆ นั้นโดดเด่นกว่า”
ริเบอโรล กล่าวว่า, “นี่เป็นการตรวจสอบอย่างละเอียดครั้งแรกเกี่ยวกับคุณสมบัติทางแม่เหล็กของ TbMn6Sn6 ที่จะเผยแพร่ ในการวิจัย เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นเสมอเมื่อคุณพบว่าคุณเข้าใจสิ่งใหม่ๆ หรือคุณวัดผลบางอย่างที่ยังไม่เคยเห็นมาก่อน หรือเข้าใจเพียงบางส่วนหรือแตกต่างกัน”
McQueeney และ Riberoles อธิบายว่าการค้นพบของพวกเขาชี้ให้เห็นว่าวัสดุสามารถปรับให้เข้ากับลักษณะแม่เหล็กเฉพาะได้ เช่น โดยการเปลี่ยน Tb สำหรับธาตุหายากชนิดอื่น ซึ่งจะเปลี่ยนอำนาจแม่เหล็กของสารประกอบ การวิจัยขั้นพื้นฐานนี้เป็นการปูทางไปสู่ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในการค้นพบโลหะของ Kagome
การอ้างอิงวารสาร:
- SXM Riberoles et al., เครื่องชั่งพลังงานแม่เหล็กที่แข่งขันกันในอุณหภูมิต่ำในโทโพโลยี Ferrimagnet TbMn6Sn6, การทบทวนทางกายภาพ X (2022). ดอย: 10.1103/PhysRevX.12.021043
