Tokio Universitetindən Mayux Kumar Ray, Mingxuan Fu və Satoru Nakatsujinin rəhbərlik etdiyi beynəlxalq tədqiqat qrupu Cons Hopkins Universitetindən Collin Broholm ilə birlikdə kollinear antiferromaqnitdə anomal Hall effektini aşkar ediblər.

Daha təəccüblüdür ki, anomal Hall effekti adi modellərə görə elektronların qarşılıqlı təsir göstərmədiyi qeyri-Fermi maye vəziyyətindən yaranır. Kəşf nəinki anomal Hall effektini şərh etmək üçün dərslik çərçivəsini çətinləşdirir, həm də informasiya texnologiyaları üçün faydalı olan antiferromaqnitlərin spektrini genişləndirir.

Nəticələr Nature Communications jurnalında dərc olunub .

Spinlər elektronların daxili xassələridir, adətən “yuxarı” və ya “aşağı” kimi təsvir edilir. Ferromaqnitlərdə spinlər eyni istiqamətdə düzlənir, materialı maqnitləşdirir. Bu maqnitləşmə hətta xarici maqnit sahəsi olmadan da elektrik cərəyanına perpendikulyar gərginliyə səbəb ola bilər ; bu anomal Hall effektidir.

Bunun əksinə olaraq, antiferromaqnitlər maqnitləşməni effektiv şəkildə ləğv edən əks istiqamətlərdə düzülmüş fırlanmalara malikdir. Beləliklə, belə nəticəyə gəlmək lazımdır ki, antiferromaqnitlərdə anomal Hall effekti yaranmır. Yenə də olur.

Baş müstəntiq Nakatsuji deyir: “Müəyyən bir kollinear antiferromaqnit sinfində meydana çıxan anomal Hall effekti ilə bağlı əvvəlki hesabatlar var idi”.

“Lakin müşahidə edilən siqnallar son dərəcə zəif idi. Həqiqətən maqnitləşmədən anomal Hall effektinin müəyyən edilməsi geniş elmi və texnoloji maraq doğururdu.”

Bu cəhd müxtəlif qruplar arasında koordinasiya tələb edirdi. Fu və onun həmkarları effekti ölçmək üçün eksperimental quraşdırmaya cavabdeh idilər . Onlar ikiölçülü (2D) tikinti blokları kimi keçid metal dikalkogenid (TMD) adlı materiallar ailəsindən istifadə ediblər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=100&lmt=1744974699&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-anomalous-hall-effect-magnetization-class.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS45NiIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM1LjAuNzA0OS45NiJdLFsiTm90LUEuQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNS4wLjcwNDkuOTYiXV0sMF0.&dt=1744974699362&bpp=1&bdt=60&idt=141&shv=r20250417&mjsv=m202504140101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744974486%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744974486%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744974486%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3402579947551&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2088&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31091833%2C95330276%2C95354565%2C95357877%2C31090357%2C95357716&oid=2&pvsid=2549533988299312&tmod=1223384559&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7Co%7CpeEbr%7C&abl=NS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=146

Atom təbəqələri arasına maqnit ionları daxil etməklə tədqiqatçılar elektronların hərəkətlərini və qarşılıqlı təsirlərini idarə edə bildilər. Artıq 3D-də olan dəyişdirilmiş struktur yalnız 2D-də mümkün olmayan yeni davranışlar nümayiş etdirmək potensialına malik idi.

Tədqiqatçılar geniş temperatur və maqnit sahələrində anomal Hall effektini ölçə bildilər. Bundan əlavə, Broholm qrupu materialın kollinear antiferromaqnit quruluşunu təsdiqləyən mikroskopik sübutlar təqdim etdi. Nəticələr daha sonra UTokyoda Ryotaro Arita qrupu tərəfindən aparılan nəzəri təhlil və hesablamalarla birləşdirildi .

“Tədqiqat layihəmizin əsas problemlərindən biri müşahidələrimizdən tutarlı elmi povest qurmaqdır” dedi məqalənin həmrəhbəri Fu. “Hər bir addım, xüsusən keçid metalı dikalkogenid (TMD) sistemlərində tez-tez rast gəlinən struktur pozğunluğu səbəbindən diqqətli şərh tələb edirdi.”

Nəticədə ölçmə kollinear antiferromaqnitlərdə müşahidə edilən anomal Hall effekti üçün ilk güclü eksperimental sübutdur. Anormal Hall effektinin maqnitləşmə ilə birlikdə getdiyinə inanıldığından, aşkarlama standart anlayışdan çox kənar bir şeyin oyunda olduğunu göstərir.

Tədqiqatçılar bu fenomenin materialın elektron zolaqlarının unikal strukturundan qaynaqlandığından, böyük “virtual maqnit sahəsi”nə səbəb olduğundan və maqnitləşmə olmadığı halda anomal Hall effektini gücləndirdiyindən şübhələnirlər. Nakatsuji növbəti addımları izah edir.

“Biz bu fərziyyə üçün eksperimental təsdiq axtarırıq və əsas mexanizmləri aşkar etmək üçün Raman spektroskopiyası da daxil olmaqla tamamlayıcı üsullardan istifadə edərək bir sıra təqib tədqiqatlarını fəal şəkildə davam etdiririk.”

Daha çox məlumat: Kollinear antiferromaqnit V1/3NbS2-də Fermi olmayan mayedən yaranan sıfır sahəli Hall effekti, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-58476-0

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Tokio Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir