Беларусь  БеларусьDeutschland  DeutschlandUnited States  United StatesFrance  FranceҚазақстан  ҚазақстанLietuva  LietuvaРоссия  Россияประเทศไทย  ประเทศไทยУкраина  Украина
Підтримка
www.aawiki.uk-ua.nina.az

У фізиці конденсованих середовищ альтермагнетизм тип стійкого магнітного стану в ідеальних кристалах Альтермагнітні стру

Альтермагнетизм

Альтермагнетизм

У фізиці конденсованих середовищ альтермагнетизм — тип стійкого магнітного стану в ідеальних кристалах. Альтермагнітні структури колінеарні та мають компенсовану кристалічну симетрію, що дає нульову сумарну намагніченість. На відміну від звичайного колінеарного антиферомагнетика, іншого магнітного стану з нульовою сумарною намагніченістю, електронні зони в альтермагнетику не є виродженими за Крамерсом, а натомість залежать від хвильового вектора з урахуванням спіну. Ключові експериментальні спостереження, пов'язані з цією особливістю, опубліковано 2024 року. Припускають, що альтермагнетизм може мати застосування в галузі спінтроніки.

image
Приклад альтермагнітного впорядкування з чергуванням напрямків спінів і просторової орієнтації атомів на сусідніх ділянках кристала.

Кристалічна структура та симетрія

В альтермагнітних матеріалах атоми утворюють регулярний візерунок із чергуванням напрямку спіну і просторової орієнтації на сусідніх магнітних ділянках у кристалі.

Атоми з протилежним магнітним моментом в альтермагнетиках пов'язані обертовою або дзеркальною симетрією кристала. Просторова орієнтація магнітних атомів може походити від навколишніх кліток із немагнітних атомів. Протилежні спінові підґратки в альтермагнітному телуриді марганцю (MnTe) пов'язані поворотом спіну в поєднанні з шестиразовим поворотом кристала та трансляцією на половину елементарної комірки. В альтермагнітному (інші мови) (RuO2) протилежні спінові підгратки пов'язані чотириразовим поворотом кристала.

image
Чергування магнітної та кристалічної картини в альтермагнітному телуриді марганцю (MnTe, ліворуч) і (інші мови) (RuO2, праворуч).

Електронна структура

Однією з особливостей альтермагнетиків є специфічна спін-розщеплена зонна структура, вперше експериментально виявлена та описана в праці, опублікованій 2024 року. Альтермагнітна структура зон порушує симетрію обернення часу:image (image — енергія, image — хвильовий вектор, image — спін), як у феромагнетиках, однак, на відміну від феромагнетиків, вона не створює сумарної намагніченості. Альтермагнітна спінова поляризація чергується в просторі хвильового вектора і утворює характерні 2, 4 або 6 спін-вироджених вузлів відповідно, які відповідають параметрам порядку d-, g або i-хвилі. Альтермагнетик d-хвилі можна розглядати як магнітний аналог надпровідника d-хвилі.

image
Поверхня Фермі альтермагнітного металу. Синій і червоний кольори відповідають поляризації спіну вгору і вниз.
Поверхня Фермі альтермагнітного металу. Синій і червоний кольори відповідають поляризації спіну вгору і вниз. 
image
Зонна структура альтермагнетику.
Зонна структура альтермагнетику. 

Альтермагнітна спінова поляризація в зонній структурі (діаграма енергія–хвильовий вектор) колінеарна і не порушує інверсійної симетрії. Альтермагнітне спінове розщеплення у хвильовому векторі рівномірне, тобто image. Таким чином, вона також відрізняється від неколінеарної спінової текстури Рашби або [en], які порушують інверсійну симетрію в нецентросиметричних немагнітних або антиферомагнітних матеріалах через спін-орбітальний зв'язок. Нетрадиційне порушення симетрії інверсії часу, гігантське спінове розщеплення ~1 еВ і аномальний ефект Холла вперше теоретично передбачено й експериментально підтверджено в RuO2.

Матеріали

Прямі експериментальні докази альтермагнітної зонної структури в напівпровідникових MnTe та металевому [en] вперше опубліковано 2024 року. Прогнозують, що альтермагнетиками є багато інших матеріалів — від ізоляторів, напівпровідників і металів до надпровідників. Альтермагнетизм передбачено в тривимірних та [en] матеріалах як із легкими, так і з важкими елементами, і його можна знайти як у нерелятивістських, так і в релятивістських зонах.

Властивості

Альтермагнетики виявляють незвичайне поєднання феромагнітних і антиферомагнітних властивостей, які значно більше нагадують властивості феромагнетиків. Характерні ознаки альтермагнітних матеріалів, такі як аномальний ефект Холла спостерігали раніше (але цей ефект також зустрічається в інших магнітно компенсованих системах, таких як неколінеарні антиферомагнетики). Альтермагнетики також демонструють унікальні властивості, такі як аномальні та спінові струми, які можуть змінювати знак під час обертання кристала.

Примітки

  1. Mazin, Igor (8 грудня 2022). Altermagnetism—A New Punch Line of Fundamental Magnetism. Physical Review X (англ.). 12 (4): 040002. Bibcode:2022PhRvX..12d0002M. doi:10.1103/physrevx.12.040002.
  2. Mazin, Igor (8 січня 2024). Altermagnetism Then and Now. (англ.). 17: 4. arXiv:2105.05820. doi:10.1103/PhysRevX.12.031042.
  3. Mazin, Igor; González-Hernández, Rafael; Šmejkal, Libor (5 вересня 2023), Induced Monolayer Altermagnetism in MnP(S,Se)$_3$ and FeSe, arXiv:2309.02355
  4. Wilkins, Alex (14 лютого 2024). The existence of a new kind of magnetism has been confirmed. New Scientist (амер.). Процитовано 15 лютого 2024.
  5. Savitsky, Zack (2024). Researchers discover new kind of magnetism. Science. 383 (6683): 574—575. Bibcode:2024Sci...383..574S. doi:10.1126/science.ado5309. PMID 38330121. Процитовано 16 лютого 2024.
  6. Šmejkal, Libor; Sinova, Jairo; Jungwirth, Tomas (8 грудня 2022). Emerging Research Landscape of Altermagnetism. . 12 (4): 040501. arXiv:2204.10844. Bibcode:2022PhRvX..12d0501S. doi:10.1103/PhysRevX.12.040501.
  7. Šmejkal, Libor; Sinova, Jairo; Jungwirth, Tomas (23 вересня 2022). Altermagnetism: spin-momentum locked phase protected by non-relativistic symmetries. . 12 (3): 031042. arXiv:2105.05820. doi:10.1103/PhysRevX.12.031042. ISSN 2160-3308.
  8. Krempaský, J.; Šmejkal, L.; D’Souza, S. W.; Hajlaoui, M.; Springholz, G.; Uhlířová, K.; Alarab, F.; Constantinou, P. C.; Strocov, V. (February 2024). Altermagnetic lifting of Kramers spin degeneracy. Nature (англ.). 626 (7999): 517—522. arXiv:2308.10681. Bibcode:2024Natur.626..517K. doi:10.1038/s41586-023-06907-7. ISSN 1476-4687. PMC 10866710. PMID 38356066.
  9. Fedchenko, Olena; Minár, Jan; Akashdeep, Akashdeep; D’Souza, Sunil Wilfred; Vasilyev, Dmitry; Tkach, Olena; Odenbreit, Lukas; Nguyen, Quynh; Kutnyakhov, Dmytro (2 лютого 2024). Observation of time-reversal symmetry breaking in the band structure of altermagnetic RuO 2. Science Advances (англ.). 10 (5): eadj4883. arXiv:2306.02170. Bibcode:2024SciA...10J4883F. doi:10.1126/sciadv.adj4883. ISSN 2375-2548. PMC 10830110. PMID 38295181.
  10. Arrell, Miriam (14 лютого 2024). Altermagnetism proves its place on the magnetic family tree. (англ.). Процитовано 15 лютого 2024.
  11. Šmejkal, Libor; González-Hernández, Rafael; Jungwirth, T.; Sinova, J. (5 червня 2020). Crystal time-reversal symmetry breaking and spontaneous Hall effect in collinear antiferromagnets. Science Advances. 6 (23): eaaz8809. arXiv:1901.00445. Bibcode:2020SciA....6.8809S. doi:10.1126/sciadv.aaz8809. PMC 7274798. PMID 32548264.
  12. Šmejkal, Libor; Sinova, Jairo; Jungwirth, Tomas (23 вересня 2022). Beyond Conventional Ferromagnetism and Antiferromagnetism: A Phase with Nonrelativistic Spin and Crystal Rotation Symmetry. . 12 (3): 031042. arXiv:2105.05820. Bibcode:2022PhRvX..12c1042S. doi:10.1103/PhysRevX.12.031042.
  13. Feng, Zexin; Zhou, Xiaorong; Šmejkal, Libor; Wu, Lei; Zhu, Zengwei; Guo, Huixin; González-Hernández, Rafael; Wang, Xiaoning; Yan, Han (7 листопада 2022). An anomalous Hall effect in altermagnetic ruthenium dioxide. Nature Electronics. 5 (11): 735—743. arXiv:2002.08712. doi:10.1038/s41928-022-00866-z.
  14. Gonzalez Betancourt, R. D.; Zubáč, J.; Gonzalez-Hernandez, R.; Geishendorf, K.; Šobáň, Z.; Springholz, G.; Olejník, K.; Šmejkal, L.; Sinova, J. (20 січня 2023). Spontaneous Anomalous Hall Effect Arising from an Unconventional Compensated Magnetic Phase in a Semiconductor. Physical Review Letters. 130 (3): 036702. arXiv:2112.06805. Bibcode:2023PhRvL.130c6702G. doi:10.1103/PhysRevLett.130.036702. PMID 36763381.
  15. Nakatsuji, Satoru; Kiyohara, Naoki; Higo, Tomoya (November 2015). Large anomalous Hall effect in a non-collinear antiferromagnet at room temperature. Nature. 527 (7577): 212—215. Bibcode:2015Natur.527..212N. doi:10.1038/nature15723. PMID 26524519.
  16. González-Hernández, Rafael; Šmejkal, Libor; Výborný, Karel; Yahagi, Yuta; Sinova, Jairo; Jungwirth, Tomáš; Železný, Jakub (26 березня 2021). Efficient Electrical Spin Splitter Based on Nonrelativistic Collinear Antiferromagnetism. Physical Review Letters (англ.). 126 (12): 127701. arXiv:2002.07073. Bibcode:2021PhRvL.126l7701G. doi:10.1103/PhysRevLett.126.127701. ISSN 0031-9007. PMID 33834809.

Автор: www.NiNa.Az

Дата публікації:

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

U fizici kondensovanih seredovish altermagnetizm tip stijkogo magnitnogo stanu v idealnih kristalah Altermagnitni strukturi kolinearni ta mayut kompensovanu kristalichnu simetriyu sho daye nulovu sumarnu namagnichenist Na vidminu vid zvichajnogo kolinearnogo antiferomagnetika inshogo magnitnogo stanu z nulovoyu sumarnoyu namagnichenistyu elektronni zoni v altermagnetiku ne ye virodzhenimi za Kramersom a natomist zalezhat vid hvilovogo vektora z urahuvannyam spinu Klyuchovi eksperimentalni sposterezhennya pov yazani z ciyeyu osoblivistyu opublikovano 2024 roku Pripuskayut sho altermagnetizm mozhe mati zastosuvannya v galuzi spintroniki Priklad altermagnitnogo vporyadkuvannya z cherguvannyam napryamkiv spiniv i prostorovoyi oriyentaciyi atomiv na susidnih dilyankah kristala Kristalichna struktura ta simetriyaV altermagnitnih materialah atomi utvoryuyut regulyarnij vizerunok iz cherguvannyam napryamku spinu i prostorovoyi oriyentaciyi na susidnih magnitnih dilyankah u kristali Atomi z protilezhnim magnitnim momentom v altermagnetikah pov yazani obertovoyu abo dzerkalnoyu simetriyeyu kristala Prostorova oriyentaciya magnitnih atomiv mozhe pohoditi vid navkolishnih klitok iz nemagnitnih atomiv Protilezhni spinovi pidgratki v altermagnitnomu teluridi margancyu MnTe pov yazani povorotom spinu v poyednanni z shestirazovim povorotom kristala ta translyaciyeyu na polovinu elementarnoyi komirki V altermagnitnomu inshi movi RuO2 protilezhni spinovi pidgratki pov yazani chotirirazovim povorotom kristala Cherguvannya magnitnoyi ta kristalichnoyi kartini v altermagnitnomu teluridi margancyu MnTe livoruch i inshi movi RuO2 pravoruch Elektronna strukturaOdniyeyu z osoblivostej altermagnetikiv ye specifichna spin rozsheplena zonna struktura vpershe eksperimentalno viyavlena ta opisana v praci opublikovanij 2024 roku Altermagnitna struktura zon porushuye simetriyu obernennya chasu Eks E ks displaystyle E ks E ks E displaystyle E energiya k displaystyle k hvilovij vektor s displaystyle s spin yak u feromagnetikah odnak na vidminu vid feromagnetikiv vona ne stvoryuye sumarnoyi namagnichenosti Altermagnitna spinova polyarizaciya cherguyetsya v prostori hvilovogo vektora i utvoryuye harakterni 2 4 abo 6 spin virodzhenih vuzliv vidpovidno yaki vidpovidayut parametram poryadku d g abo i hvili Altermagnetik d hvili mozhna rozglyadati yak magnitnij analog nadprovidnika d hvili Poverhnya Fermi altermagnitnogo metalu Sinij i chervonij kolori vidpovidayut polyarizaciyi spinu vgoru i vniz Poverhnya Fermi altermagnitnogo metalu Sinij i chervonij kolori vidpovidayut polyarizaciyi spinu vgoru i vniz Zonna struktura altermagnetiku Zonna struktura altermagnetiku Altermagnitna spinova polyarizaciya v zonnij strukturi diagrama energiya hvilovij vektor kolinearna i ne porushuye inversijnoyi simetriyi Altermagnitne spinove rozsheplennya u hvilovomu vektori rivnomirne tobto kx2 ky2 sz displaystyle k x 2 k y 2 s z Takim chinom vona takozh vidriznyayetsya vid nekolinearnoyi spinovoyi teksturi Rashbi abo en yaki porushuyut inversijnu simetriyu v necentrosimetrichnih nemagnitnih abo antiferomagnitnih materialah cherez spin orbitalnij zv yazok Netradicijne porushennya simetriyi inversiyi chasu gigantske spinove rozsheplennya 1 eV i anomalnij efekt Holla vpershe teoretichno peredbacheno j eksperimentalno pidtverdzheno v RuO2 MaterialiPryami eksperimentalni dokazi altermagnitnoyi zonnoyi strukturi v napivprovidnikovih MnTe ta metalevomu en vpershe opublikovano 2024 roku Prognozuyut sho altermagnetikami ye bagato inshih materialiv vid izolyatoriv napivprovidnikiv i metaliv do nadprovidnikiv Altermagnetizm peredbacheno v trivimirnih ta en materialah yak iz legkimi tak i z vazhkimi elementami i jogo mozhna znajti yak u nerelyativistskih tak i v relyativistskih zonah VlastivostiAltermagnetiki viyavlyayut nezvichajne poyednannya feromagnitnih i antiferomagnitnih vlastivostej yaki znachno bilshe nagaduyut vlastivosti feromagnetikiv Harakterni oznaki altermagnitnih materialiv taki yak anomalnij efekt Holla sposterigali ranishe ale cej efekt takozh zustrichayetsya v inshih magnitno kompensovanih sistemah takih yak nekolinearni antiferomagnetiki Altermagnetiki takozh demonstruyut unikalni vlastivosti taki yak anomalni ta spinovi strumi yaki mozhut zminyuvati znak pid chas obertannya kristala PrimitkiMazin Igor 8 grudnya 2022 Altermagnetism A New Punch Line of Fundamental Magnetism Physical Review X angl 12 4 040002 Bibcode 2022PhRvX 12d0002M doi 10 1103 physrevx 12 040002 Mazin Igor 8 sichnya 2024 Altermagnetism Then and Now angl 17 4 arXiv 2105 05820 doi 10 1103 PhysRevX 12 031042 Mazin Igor Gonzalez Hernandez Rafael Smejkal Libor 5 veresnya 2023 Induced Monolayer Altermagnetism in MnP S Se 3 and FeSe arXiv 2309 02355 Wilkins Alex 14 lyutogo 2024 The existence of a new kind of magnetism has been confirmed New Scientist amer Procitovano 15 lyutogo 2024 Savitsky Zack 2024 Researchers discover new kind of magnetism Science 383 6683 574 575 Bibcode 2024Sci 383 574S doi 10 1126 science ado5309 PMID 38330121 Procitovano 16 lyutogo 2024 Smejkal Libor Sinova Jairo Jungwirth Tomas 8 grudnya 2022 Emerging Research Landscape of Altermagnetism 12 4 040501 arXiv 2204 10844 Bibcode 2022PhRvX 12d0501S doi 10 1103 PhysRevX 12 040501 Smejkal Libor Sinova Jairo Jungwirth Tomas 23 veresnya 2022 Altermagnetism spin momentum locked phase protected by non relativistic symmetries 12 3 031042 arXiv 2105 05820 doi 10 1103 PhysRevX 12 031042 ISSN 2160 3308 Krempasky J Smejkal L D Souza S W Hajlaoui M Springholz G Uhlirova K Alarab F Constantinou P C Strocov V February 2024 Altermagnetic lifting of Kramers spin degeneracy Nature angl 626 7999 517 522 arXiv 2308 10681 Bibcode 2024Natur 626 517K doi 10 1038 s41586 023 06907 7 ISSN 1476 4687 PMC 10866710 PMID 38356066 Fedchenko Olena Minar Jan Akashdeep Akashdeep D Souza Sunil Wilfred Vasilyev Dmitry Tkach Olena Odenbreit Lukas Nguyen Quynh Kutnyakhov Dmytro 2 lyutogo 2024 Observation of time reversal symmetry breaking in the band structure of altermagnetic RuO 2 Science Advances angl 10 5 eadj4883 arXiv 2306 02170 Bibcode 2024SciA 10J4883F doi 10 1126 sciadv adj4883 ISSN 2375 2548 PMC 10830110 PMID 38295181 Arrell Miriam 14 lyutogo 2024 Altermagnetism proves its place on the magnetic family tree angl Procitovano 15 lyutogo 2024 Smejkal Libor Gonzalez Hernandez Rafael Jungwirth T Sinova J 5 chervnya 2020 Crystal time reversal symmetry breaking and spontaneous Hall effect in collinear antiferromagnets Science Advances 6 23 eaaz8809 arXiv 1901 00445 Bibcode 2020SciA 6 8809S doi 10 1126 sciadv aaz8809 PMC 7274798 PMID 32548264 Smejkal Libor Sinova Jairo Jungwirth Tomas 23 veresnya 2022 Beyond Conventional Ferromagnetism and Antiferromagnetism A Phase with Nonrelativistic Spin and Crystal Rotation Symmetry 12 3 031042 arXiv 2105 05820 Bibcode 2022PhRvX 12c1042S doi 10 1103 PhysRevX 12 031042 Feng Zexin Zhou Xiaorong Smejkal Libor Wu Lei Zhu Zengwei Guo Huixin Gonzalez Hernandez Rafael Wang Xiaoning Yan Han 7 listopada 2022 An anomalous Hall effect in altermagnetic ruthenium dioxide Nature Electronics 5 11 735 743 arXiv 2002 08712 doi 10 1038 s41928 022 00866 z Gonzalez Betancourt R D Zubac J Gonzalez Hernandez R Geishendorf K Soban Z Springholz G Olejnik K Smejkal L Sinova J 20 sichnya 2023 Spontaneous Anomalous Hall Effect Arising from an Unconventional Compensated Magnetic Phase in a Semiconductor Physical Review Letters 130 3 036702 arXiv 2112 06805 Bibcode 2023PhRvL 130c6702G doi 10 1103 PhysRevLett 130 036702 PMID 36763381 Nakatsuji Satoru Kiyohara Naoki Higo Tomoya November 2015 Large anomalous Hall effect in a non collinear antiferromagnet at room temperature Nature 527 7577 212 215 Bibcode 2015Natur 527 212N doi 10 1038 nature15723 PMID 26524519 Gonzalez Hernandez Rafael Smejkal Libor Vyborny Karel Yahagi Yuta Sinova Jairo Jungwirth Tomas Zelezny Jakub 26 bereznya 2021 Efficient Electrical Spin Splitter Based on Nonrelativistic Collinear Antiferromagnetism Physical Review Letters angl 126 12 127701 arXiv 2002 07073 Bibcode 2021PhRvL 126l7701G doi 10 1103 PhysRevLett 126 127701 ISSN 0031 9007 PMID 33834809

Топ