Pokus s rendgenskim zrakama potvrdio je da manganov telurid, kristal koji se dugo smatrao običnim antiferomagnetom, ima neobična magnetska svojstva. Istraživači su u njemu zabilježili različit odziv na lijevu i desnu kružnu polarizaciju svjetlosti, važan dokaz da pripada skupini altermagneta.
Tim koji vodi Daniel Jost iz američkog laboratorija SLAC rezultate je objavio 29. listopada u časopisu Science. Rad pod naslovom Chiral altermagnon in MnTe donosi novu provjeru altermagnetizma, oblika magnetskog reda za koji se posljednjih godina prikuplja sve više eksperimentalnih dokaza.
Magnetizam koji ne privlači poput običnog magneta
Magnetizam u materijalu ne mora izgledati kao privlačenje spajalice ili zakretanje igle kompasa. Važan je i način na koji su uređeni spinovi elektrona. Spin je kvantno svojstvo povezano s njihovim magnetskim ponašanjem. Za jednostavan prikaz često ga označavamo strelicom usmjerenom gore ili dolje.
U feromagnetu se takvi doprinosi mogu zbrajati i stvoriti ukupnu magnetizaciju. U jednostavnom prikazu antiferomagneta susjedni su doprinosi suprotno usmjereni pa se poništavaju. Izostanak ukupne magnetizacije zato ne znači da unutar materijala nema uređenog magnetskog rasporeda.
Altermagneti također mogu imati poništenu ukupnu magnetizaciju. Razlika je u odnosu spinova i kristalne rešetke. Okolina jednog smjera spina zakrenuta je u odnosu na okolinu suprotnog smjera, pa se njihova elektronska svojstva ne ponašaju jednako u svim smjerovima. Zbog toga mogu pokazivati učinke korisne za upravljanje spinom, iako izvana ne nalikuju običnom magnetu.
O ranijem istraživanju altermagnetizma u manganovu teluridu već smo pisali. Novi rad ispituje drugo obilježje tog stanja, njegov kiralni magnetski odziv.
Što su otkrile rendgenske zrake
Kiralnost se najlakše predočava lijevom i desnom rukom. Slične su, ali ih zakretanjem ne možete potpuno preklopiti. U fizici se takva razlika može pojaviti i u svojstvima materijala te u načinu na koji reagira na svjetlost određene polarizacije.
Istraživači su MnTe proučavali u Europskom postrojenju za sinkrotronsko zračenje, ESRF-u u Francuskoj. Upotrijebili su kontrolirane rendgenske zrake te usporedili raspršenje pri lijevoj i desnoj kružnoj polarizaciji. Razlika u odzivu otkrila je kiralni signal koji, prema tumačenju autora, nije moguće objasniti uobičajenim antiferomagnetskim stanjem tog materijala.
Kako navodi SLAC, prvi su pokus izveli 2024., a početkom 2025. ponovili ga i potvrdili raniji rezultat. Važnost novog rada nije u pronalasku nepoznatog kemijskog spoja, nego u provjeri kakav se magnetski red krije u već poznatom materijalu.
Od potvrde do memorijskih uređaja još je dug put
Altermagnetizam privlači pozornost zbog spintronike, elektronike koja uz električni naboj iskorištava i spin. Materijal bez ukupne magnetizacije mogao bi biti manje osjetljiv na neke smetnje koje otežavaju rad magnetskih uređaja, a ipak nuditi način stvaranja i očitavanja struja s određenom spinskom polarizacijom.
To je razlog interesa za memorije i druge elektroničke sklopove. Ipak, potvrda magnetskog svojstva nije isto što i gotov uređaj. Potrebno je pokazati kako takvo stanje pouzdano mijenjati, očitavati i uključiti u sklop koji može raditi izvan istraživačkog postrojenja.
Istraživači sada žele ispitati mogu li altermagnetskim svojstvima upravljati svjetlošću i električnim impulsima, što bi bio važan korak prema njihovoj primjeni u elektronici.
