Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Квантовые корреляции определили магнитные свойства полуметаллов
Российский ученый, работающий в Центре фотоники и 2D-материалов МФТИ, а также в Институте физики металлов Уральского отделения РАН, представил новое исследование, посвященное магнитным свойствам полуметаллов, в частности, диоксида хрома (CrO2).
Работа опубликована в журнале Physical Review B и содержит важные результаты, касающиеся обменных взаимодействий в парамагнитной фазе диоксида хрома.
Полуметаллы представляют собой материалы, в которых один из спиновых уровней Ферми находится в зоне проводимости, а другой — в энергетической щели между заполненной и пустой зонами. Это делает такие вещества носителями промежуточных свойств между металлами и неметаллами. Кроме того, полуметаллы представляют собой важный класс магнитных материалов, обладающих уникальными свойствами, которые делают их перспективными для применения в различных областях, включая электронику и магнетизм. Диоксид хрома является одним из наиболее известных полуметаллов, обладающим высоким магнитным моментом и температурой Кюри около 390 K. Однако до настоящего времени существовало множество вопросов относительно механизмов магнитного обмена и влияния корреляционных эффектов на магнитные свойства этого материала.
Целью исследования главного научного сотрудника лаборатории компьютерного дизайна материалов Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, а также профессора кафедры физики и технологии наноструктур МФТИ Андрея Катанина было изучение магнитных свойств диоксида хрома с использованием комбинированного подхода, который включает в себя моделирование методом теории функционала плотности и динамической теорией среднего поля. В работе удалось выяснить, насколько хорошо можно описать магнитные свойства диоксида, начиная с парамагнитной фазы, и оценить влияние обменных взаимодействий и дисперсии магнонов на эти свойства.
Метод теории функционала плотности использовался для расчета структуры и свойств рассматриваемого материала. Затем была применена динамическая теория среднего поля для учета квантовых корреляционных эффектов. Исследование подтвердило, что магнитные свойства CrO2 можно хорошо описать, начиная с парамагнитной фазы, что указывает на тесную связь между свойствами в ферромагнитной и парамагнитной фазах.
В исследовании использовались 3-, 5-, и 11-орбитальные модели. Первые две модели учитывают только состояния хрома и низкоэнергетические возбуждения электронов, связанных с атомами кислорода, в то время как 11-орбитальная модель полностью учитывает валентные состояния кислорода и хрома. Наилучшие результаты были получены в рамках низкоэнергетической 5-орбитальной модели, которая соответствует механизму двойного обменного взаимодействия. Эта модель дает положительные дисперсии магнонов и близкую к экспериментальной оценку температуры Кюри, хотя последняя все еще получается несколько завышенной по отношению к экспериментальным данным.
Завышение температуры Кюри связано с предполагаемой формой кулоновского взаимодействия, наличием магнитных фрустраций и другими факторами. В работе было показано, что рассматриваемый подход позволяет правильно описать экспериментальные данные для спин-волновой жесткости. Проведенное исследование также демонстрирует образование локальных магнитных моментов в диоксиде хрома за счет обменного взаимодействия Хунда и их двойного обменного взаимодействия даже в парамагнитной фазе.
Для выяснения причин лучшей применимости 5-орбитальной модели в работе рассмотрено влияние нелокальных взаимодействий за пределами локального приближения динамической теории среднего поля. Удивительным образом адекватность 5-орбитальной модели для описания диоксида хрома связана с особенностями зарядового состояния атомов хрома, на которых находится в среднем 2–3 электрона вместо ожидавшихся на основании зонного расчета четырех электронов, что связано с кулоновским отталкиванием между электронными состояниями кислорода и хрома. Таким образом, в дополнение к особенностям магнитных свойств найдена их тесная связь с зарядовым состоянием атомов хрома.
«Исследование подчеркивает важность учета корреляционных эффектов и гибридизации в понимании магнитных свойств полуметаллов, таких как CrO2, Интересно, что уже после публикации работы обнаружились старые экспериментальные данные (на которые почему-то раньше не обращали внимание), подтверждающие вывод о важности зарядового состояния ионов хрома и его тесной связи с механизмом двойного обмена.
Дальнейшее рассмотрение этих эффектов, например, в рамках кластерных методов или нелокальных расширений динамической теории среднего поля может еще улучшить результаты используемой модели. Экспериментальные и теоретические исследования формы дисперсии магнонов и ее эволюции от низкотемпературного до высокотемпературного предела представляют определенный интерес. Также в будущем было бы интересно рассмотреть магнитные свойства CrO2 с полным SU(2) симметричным кулоновским взаимодействием», — рассказал Андрей Катанин, главный научный сотрудник лаборатории компьютерного дизайна материалов МФТИ.
Использованный в работе подход позволяет получить более точные результаты и лучше понять механизмы магнитного обмена, что является важным для разработки новых магнитных материалов. Результаты исследования могут быть применены в различных областях, включая разработку новых магнитных материалов для использования в устройствах хранения данных, углубление понимания механизмов магнитного обмена и создание более эффективных магнитных систем.
Проведенная работа открывает новые перспективы для дальнейших исследований, включая организацию дополнительных экспериментов по изучению магнонной дисперсии и ее эволюции от низких до высоких температур, а также разработку более точных моделей для описания магнитных свойств CrO2 с учетом нелокальных взаимодействий.
Ученые из Австралии исследовали влияние сексуальной активности, а именно — самоудовлетворения и полового контакта с партнером — на объективные и субъективные параметры сна, в том числе на мотивацию поутру и готовность к новому дню.
В 2023 году руководство особой экономической зоны «Алабуга» представило план развития до 2048-го: он предполагает освоение космического пространства.
Стартап «Фистех», созданный на базе Сколтеха, впервые в России сконструировал и успешно протестировал фотонные интегральные схемы (ФИС) для работы с высокочастотными сигналами с шириной полосы до 22 гигагерца. Разработка нацелена на обеспечение российских производителей телекоммуникационными решениями на базе отечественных ФИС.
Ученые из Сколтеха исследовали разнообразие молекул, которые могут образовываться из атомов кислорода и углерода. Помимо широко известных углекислого и угарного газов, моделирование обнаружило две сотни экзотических, но относительно стабильных соединений этих двух элементов, многие из которых не были описаны ранее. Этот класс веществ представляет интерес для исследований космоса, аккумуляторных технологий, биохимии и — неожиданным образом — для разработки промышленной взрывчатки и ракетного топлива. Как оказалось, некоторые из открытых веществ при распаде будут высвобождать более 75 процентов взрывной энергии тротила.
Два ключевых события сыграли решающую роль в формировании генетического профиля современных европейских народов. Первое связано с приходом ранних фермеров из Анатолии примерно восемь тысяч лет назад, второе — масштабная миграция на запад носителей ямной степной культуры, начавшаяся пять тысяч лет назад. Однако ученые видят множество отличий от общей картины в разных регионах. В новой работе они проанализировали ДНК древних жителей самого северо-запада Европы и обнаружили более тесную связь с охотниками-собирателями, чем где бы то ни было.
Ученые из Австралии исследовали влияние сексуальной активности, а именно — самоудовлетворения и полового контакта с партнером — на объективные и субъективные параметры сна, в том числе на мотивацию поутру и готовность к новому дню.
В двойственных, или обратимых, изображениях зритель может увидеть разные объекты в зависимости от того, на каких деталях концентрируется его внимание. Среди известных примеров таких рисунков — иллюзия «кролик-утка», сочетающая двух животных, и обратимая ваза (или ваза Рубина), которая может казаться двумя силуэтами лиц, если сосредоточиться на фоне. В соцсетях и популярных СМИ часто публикуют подобные картинки, утверждая, что по тому, какое изображение человек видит в первую очередь, можно судить о его личностных чертах и особенностях мышления. Двое психологов из Великобритании недавно проверили, так ли это на самом деле.
Когда пара расстается, многие люди продолжают испытывать чувства к своим бывшим. Если разрыв произошел по инициативе другой стороны и отношения длились много лет, полностью «забыть» еще недавно близкого человека может быть непросто. Существует мнение, что и после расставания привязанность к экс-партнерам в какой-то мере сохраняется. Впрочем, согласно другой точке зрения, со временем эта эмоциональная связь ослабевает и утрачивается. Разобраться, как происходит на самом деле и сколько времени может потребоваться на полный эмоциональный разрыв с бывшими возлюбленными, взялись психологи из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне (США).
Масштабный анализ геномов показал, что вид Homo sapiens возник в результате смешения двух древних популяций. Они разделились полтора миллиона лет назад, а затем воссоединились до расселения по миру.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
ПонятноИз-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
ПонятноНаши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
ПонятноМы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
ПонятноМы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Комментарии