Çiba Universiteti tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri(a) qırmızı və mavi rəngdə manqan atomları, sarı rəngdə isə tellur atomları olan MnTe-nin kristal və spin quruluşunu göstərir. (b) dairəvi polyarlaşdırılmış işığın fərqli fotoelektron difraksiya nümunələri yaratdığını göstərir. Sol dairəvi polyarizasiya fırlanan alt qəfəsdən (A) emissiyanı artırır, sağ dairəvi polyarizasiya isə fırlanan aşağı qəfəsdən (B) əks istiqamətdə emissiyanı artırır. Yaranan dairəvi dixroizm alt qəfəslərin əks spin istiqamətlərini ortaya qoyur. Müəllif: Professor Peter Krüger / Çiba Universiteti, Yaponiya

Altermaqnitlər, maqnit quruluşu ənənəvi sistemlərdəkilərdən çox fərqli davranan yeni tanınan antiferromaqnit sinfidir. Ənənəvi antiferromaqnitlərdə alt qəfəslər sadə inversiya və ya translyasiya ilə birləşdirilir və bu da spin-degenerasiya olunmuş elektron zolaqlarına səbəb olur. Lakin alternativ maqnitlərdə onlar fırlanma və ya vintli oxlar kimi qeyri-ənənəvi simmetriyalarla birləşdirilir. Simmetriyadakı bu dəyişiklik spin degenerasiyasını pozur və xalis maqnitləşmə olmadıqda belə spin-polyarlaşdırılmış elektron cərəyanlarına imkan verir.

Bu unikal xüsusiyyət, altermaqnetləri məlumatları saxlamaq və emal etmək üçün yalnız elektronların yükündən deyil, həm də daxili fırlanmasından istifadə edən elektronika sahəsi olan spintronik texnologiyalar üçün maraqlı namizədlərə çevirir . Fırlanmalar çox tez dəyişə və ya istiqamətini dəyişə bildiyindən, fırlanmadan asılı cərəyanlara imkan verən materiallar daha sürətli və daha enerjiyə qənaət edən elektron cihazlar yaratmağa imkan verə bilər.

Altermaqnit materialların müəyyənləşdirilməsində çətinliklər

Bununla belə, bir materialın həqiqətən altermaqnit olub-olmadığını təsdiqləmək çətindir. Rutenium dioksid kimi yaxşı öyrənilmiş namizədlər üçün belə , tədqiqatçılar onun altermaqnetizm nümayiş etdirib-etdirməməsi barədə hələ də fikir ayrılığına malikdirlər. Bu qeyri-müəyyənlik, altermaqnit birləşmələrində alt qəfəslərin maqnit düzülüşünü birbaşa aşkar edə bilən eksperimental metodlara ehtiyac olduğunu vurğulayır.

Yaponiyanın Çiba Universitetinin Mühəndislik və Molekulyar Kirallıq Tədqiqat Mərkəzinin Aspirantura Məktəbinin professoru Peter Krüger bu gizli maqnit quruluşunu nəhayət aşkar etmək üçün bir yol hazırlayıb.

RPED istifadə edərək yeni aşkarlama metodu

O, rezonans fotoelektron difraksiyası (RPED) adlanan texnikadan və dairəvi polyarlaşdırılmış işıqdan istifadə edərək, alternativ maqnitlərin difraksiya nümunələrində unikal “maqnit dairəvi dixroizm (CD)” siqnalı yaratdığını kəşf etdi – işıq dalğasının yönləndirilməsi tərsinə çevrildikdə işarəni dəyişən bir siqnal.

Bu cavab hər bir fərdi alt qəfəsin maqnitləşməsini birbaşa ifşa edir və gizli altermaqnit strukturunu görünən edir.

Tədqiqat Physical Review Letters jurnalında dərc olunub .

Professor Krüger deyir: “Mən bu yeni materialların maqnit xüsusiyyətlərini, xüsusən də atom maqnit momentlərinin istiqamətini və ölçüsünü ölçmək üçün yeni bir metod hazırladım. Bu metodla, neytron səpələnməsi kimi ənənəvi metodların uğursuz olduğu nazik təbəqələrdə, xüsusən də nazik təbəqələrdə, nazik strukturlu materiallarda altermaqnetizmi aşkar etmək mümkün olur”.

Yeni texnika necə işləyir

Metod, maqnit atomlarının sol və sağ dairəvi polyarlaşdırılmış rentgen şüalarını necə fərqli şəkildə udduğunu ölçən rentgen maqnit CD-sinə (XMCD) əsaslanır. Lakin, XMCD ümumiyyətlə alternativ maqnitlər üçün çatışmır, çünki A və B alt qəfəslərindəki maqnit momentləri bərabər və əksdir və bu da onların siqnallarının ləğvinə səbəb olur.

CD-RPED, XMCD-ni fotoelektron difraksiyası (PED) ilə birləşdirməklə bunu həll edir. PED, rentgen şüaları ilə elektronları atmaqla işləyir; bu elektronlar çıxdıqca yaxınlıqdakı atomları səpələyir və hər bir atom sahəsi üçün unikal difraksiya nümunəsi yaradır.

Rentgen şüası enerjisini maqnit atomunun rezonansına uyğunlaşdırmaqla, difraksiya nümunəsinin intensivliyi yerli maqnit momentinin istiqamətinə həssas olur. Nəticədə, sol və sağ dairəvi polyarlaşdırılmış işığın yaratdığı nümunələr fərqlənir və bu da hər bir alt qəfəsə özünəməxsus maqnit imzası verir.

Təsdiqləmə və gələcək nəticələr

Metod, yaxşı qurulmuş alternativ maqnit olan manqan telluridindən istifadə edilərək təsdiqləndi. Təhlil, əks dairəvi polyarizasiyalar altında difraksiya modelində 180 dərəcəlik bir dönüş aşkar edir və təklif olunan texnikanın alternativ maqnit sırasını aşkar etmək qabiliyyətini təsdiqləyən aydın bir dixroizm siqnalı yaradır.

“Biz göstərdik ki, RPED-də maqnit CD-nin meydana gəlməsi hər bir maqnit alt qəfəsindəki XMCD-nin və alternativ maqnitdə iki alt qəfəsin mütləq fərqli PED nümunələrinə malik olması faktının birbaşa nəticəsidir”, – deyə professor Krüger bildirir.

Bu irəliləyiş, ənənəvi maqnit zondlarının tez-tez sıradan çıxdığı sistemlərdə, səthlərdə, interfeyslərdə və nazik təbəqələrdə altermaqnetizmi qəti şəkildə müəyyən etməyə imkan verir. Gələcəkdə atom səviyyəsində altermaqnit sırasını təyin etmək qabiliyyətinin yeni altermaqnit materialların axtarışını sürətləndirəcəyi və gələcək spintronik texnologiyaların inkişafını dəstəkləyəcəyi gözlənilir.

Daha çox məlumat: Peter Krüger, Altermaqnitlərdə Alt Qəfəsli Maqnetləşmənin Birbaşa Probu kimi Rezonanslı Fotoelektron Difraksiyasında Dairəvi Dixroizm, Fiziki İcmal Məktubları (2025). DOI: 10.1103/pl1p-v5rs

Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları 

Çiba Universiteti tərəfindən təmin edilir