Kagome là loại vật liệu có cấu trúc được đặt tên theo kỹ thuật đan giỏ truyền thống của Nhật Bản. Việc dệt tạo ra hoa văn hình lục giác được viền bởi hình tam giác và ngược lại. Trong kim loại Kagome, cấu hình nguyên tử bắt chước kiểu dệt. Tính chất này làm cho các electron trong chất hoạt động khác đi.
Các nhà khoa học thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ Phòng thí nghiệm quốc gia Ames và Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge gần đây đã phát hiện ra các tương tác từ tính trong nam châm tôpô lớp Kagome TbMn6Sn6. Khám phá này có thể dẫn đến việc tùy chỉnh cách các electron di chuyển qua các vật liệu này.
Các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về TbMn6Sn6 để hiểu rõ hơn về vật liệu và đặc tính từ tính của nó. Những kết quả này có thể tác động đến những tiến bộ công nghệ trong tương lai trong điện toán lượng tử, phương tiện lưu trữ từ tính và cảm biến có độ chính xác cao.
Rob McQueeney, một nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Ames và là người đứng đầu dự án, giải thích rằng các vật liệu cấu trúc liên kết cho biết: “Việc sử dụng các nguyên tử từ tính để xây dựng mạng lưới của những vật liệu này, chẳng hạn như Mn trong TbMn6Sn6, có thể giúp tạo ra các đặc điểm tôpô hơn nữa. Họ có một tài sản đặc biệt dưới ảnh hưởng của từ tính, bạn có thể nhận được dòng điện chạy ở rìa vật liệu, không tiêu tán, nghĩa là các electron không tán xạ và chúng không tiêu tán năng lượng.”
Đặc biệt, các nhà khoa học đã xác định được từ tính trong TbMn6Sn6. Để phân tích, họ đã sử dụng các phép tính và dữ liệu tán xạ neutron được thu thập từ Nguồn neutron nứt vỡ Oak Ridge để tiến hành phân tích.
Simon Riberolles, cộng tác viên nghiên cứu postdoc tại Ames Lab và thành viên nhóm dự án, giải thích: “Kỹ thuật thử nghiệm mà nhóm đã sử dụng. Kỹ thuật này sử dụng một chùm hạt neutron dùng để kiểm tra độ cứng của trật tự từ tính. Bản chất và cường độ của các tương tác từ tính khác nhau có trong vật liệu đều có thể được vạch ra bằng kỹ thuật này.”
McQueeney đã nói, “TbMn6Sn6 có sự tương tác cạnh tranh giữa các lớp hoặc từ tính bị cản trở. “Vì vậy, hệ thống phải thỏa hiệp. Thông thường, điều đó có nghĩa là nếu bạn chọc vào nó, bạn có thể khiến nó làm những việc khác nhau. Nhưng trong tài liệu này, chúng tôi phát hiện ra rằng mặc dù có những tương tác cạnh tranh đó nhưng những tương tác khác vẫn chiếm ưu thế.”
Riberrolles nói, “Đây là nghiên cứu chi tiết đầu tiên về tính chất từ của TbMn6Sn6 được công bố. Trong nghiên cứu, luôn thú vị khi bạn phát hiện ra mình hiểu được điều gì đó mới mẻ hoặc bạn đo lường được điều gì đó chưa từng thấy trước đây hoặc được hiểu một phần hoặc theo cách khác.”
McQueeney và Riberrolles giải thích rằng phát hiện của họ cho thấy vật liệu này có thể được điều chỉnh theo các đặc tính từ tính cụ thể, ví dụ, bằng cách thay đổi Tb của một nguyên tố đất hiếm khác, điều này sẽ làm thay đổi từ tính của hợp chất. Nghiên cứu cơ bản này mở đường cho những tiến bộ liên tục trong việc khám phá kim loại Kagome.
Tạp chí tham khảo:
- SXM Riberrolles và cộng sự, Cân năng lượng từ tính cạnh tranh ở nhiệt độ thấp trong Ferrimagnet topo TbMn6Sn6, Đánh giá vật lý X (Năm 2022). DOI: 10.1103 / PhysRevX.12.021043
