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.
Физики распутали сложные электрон-бозонные взаимодействия в присутствии магнетизма
Международная группа ученых провела теоретическое и экспериментальное исследование соединений лантаноидов с ферромагнитными свойствами, сосредоточив внимание на материале LaCo₂P₂. Исследование изучало взаимодействие электронов с бозонами как в объеме этого кристалла, так и на его поверхности с целью более точно определить взаимосвязь между объемными и поверхностными свойствами LaCo₂P₂, а также глубже понять необычные свойства подобных систем.

Работа опубликована в журнале Advanced Physics Research. Материалы с лантаноидами более 60 лет привлекают внимание ученых благодаря их необычным магнитным свойствам. Эти соединения обладают не только интересным электронным строением, но и способностью изменять магнитные свойства за счет варьирования их химического состава. Исследование взаимодействий между электронами, магнитными возбуждениями и фононами в таких системах открывает широкие перспективы как для фундаментальной физики, так и для разработки новых материалов и устройств для прикладного использования.
Последние достижения в области многослойных систем на основе железосодержащих материалов и сложных соединений открыли пути для дальнейшего изучения научных и промышленных приложений, таких как высокотемпературная сверхпроводимость.
Группа физиков из МФТИ, Санкт-Петербургского университета, МИСиС, ИФПМ СО РАН в сотрудничестве с иностранными коллегами подробно и систематично исследовала электрон-бозонные взаимодействия в соединениях вида LnCo2P2, где Ln — это лантаноид, Co — кобальт, P — атом фосфора. Исследователям удалось получить уникальные результаты, касающиеся воздействия электрон-бозонных взаимодействий на электронную структуру этих материалов. В обсуждаемой работе приведены детальные исследования для материала LaCo₂P₂. В работе использовались методы фотоэлектронной спектроскопии с разрешением по квазиимпульсу (ARPES), а также теоретические расчеты на основе теории функционала плотности (DFT).
Применение ARPES позволило исследовать электроны, расположенные вблизи поверхности материала, что обеспечило получение ценной информации об особенностях зонной структуры и поверхностных свойствах. Уникальность применения ARPES заключается в возможности выявлять как объемные, так и поверхностные электронные состояния, что позволяет описывать свойства, присущие как объему, так и поверхности кристалла. Расчеты DFT, в свою очередь, предоставили возможность рассчитать электронную структуру из первых принципов и смоделировать взаимодействия между электронами, фононами и магнонами.
Результаты исследования продемонстрировали, насколько существенно изменяются электронная и магнитная структура материала, а также электрон-бозонные взаимодействия на поверхности по сравнению с объемом ферромагнитного обЪекта. Авторам удалось выявить изменения свойств в отдельных атомных слоях, прилегающих к поверхности. В частности, было обнаружено, что магнитное упорядочение атомов кобальта, наблюдаемое в объеме, нарушается на поверхности.
Предположительно это связано с высокой чувствительностью магнитного момента кобальта во втором атомном слое к расстояниям прилегающих атомных слоев. Исследование показало, что даже незначительные изменения расстояний между атомами фосфора (P) и кобальта (Co) могут существенно повлиять на магнитный момент, изменяя как его величину, так и направление, которое может кардинально измениться вплоть до противоположного. Эти вариации расстояний сравнимы с амплитудами колебаний атомов, что подчеркивает важность роли фононов, квантов колебаний кристаллической решетки, в определении магнитных свойств поверхности материала.
Данные, полученные с помощью ARPES, показали, что характерный излом в дисперсии объемной зоны «3» значительно сильнее, чем в поверхностной зоне «2» вблизи уровня Ферми. Это объясняется тем, что электрон-фононное взаимодействие внутри кристалла значительно сильнее, чем на его поверхности. Это заключение также подтверждается результатами численного моделирования.
«Мы уверены, что результаты наших исследований помогут глубже понять и выявлять сложные взаимодействия электронов с магнонами и фононами в магнитноупорядоченных системах не только внутри кристаллов, но и на их поверхностях, которые могут быть представлены различными слоями атомов. Эти результаты важны для разработки и создания нетривиальных гетероструктур, в которых электрон-бозонные взаимодействия могут изменяться от слоя к слою, существенно влияя на магнитные и другие свойства структур. Для практического применения и надежного контроля свойств новых нанообъектов такая информация чрезвычайно важна», — рассказал Дмитрий Усачёв, ведущий научный сотрудник лаборатории фотоэлектронной спектроскопии квантовых функциональных материалов Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ.
Кристаллическая и электронная структура LaCo2P2. a) Тетрагональная кристаллическая структура LaCo2P2 с возможной плоскостью скола между слоями P и La, выделенной серым цветом. b) СТМ-изображение, иллюстрирующее топографию P-терминированной поверхности сколотого образца, полученное при 4,3 К. c) Карта поверхности Ферми, полученная с помощью измерений ARPES с P-терминированной поверхности . Пунктирный квадрат обозначает зону Бриллюэна поверхности. d) Расчетная изоэнергетическая карта поверхностной электронной структуры вблизи уровня Ферми. Более темный цвет соответствует более высокой локализации состояний в четырех самых верхних атомных слоях / © Advanced Physics Research
Проведенные исследования, отработанные методики и полученные результаты открывают новые горизонты для изучения сложных взаимодействий в материалах, содержащих магнитно активные d- и f-орбитали. Полученные данные могут быть широко использованы для моделирования новых систем с уникальными свойствами, а также в области квантовых материалов, что открывает перспективы для дальнейших исследований.
Результаты исследований в этой области могут быть применены для разработки высокоэффективных магнитных сенсоров, квантовых вычислений, создания новых материалов с уникальными магнитными и электрическими свойствами, которые потенциально могут быть использованы в электронике и других смежных областях.
Опубликованная работа представляет собой лишь один из множества шагов на пути к раскрытию сложных взаимодействий в материалах, которые могут изменить наш подход к современным технологиям.
Исследования проведены при поддержке Министерством науки и высшего образования России и МегаГранта.
В работе принимали участие ученые из МФТИ, МИСИС, СПбГУ, Института физики прочности и материаловедения РАН, а также их иностранные коллеги из Германии, Испании и Австрии.
Пролетевший через Солнечную систему в 2017 году астероид Оумуамуа произвел неизгладимое впечатление в том числе своей беспрецедентно вытянутой формой. Астрономы попытались рассчитать, как он мог стать таким и почему в Солнечной системе мы не наблюдаем ничего подобного.
Астрономы рассчитали, сколько небесных тел могло прилететь в Солнечную систему от соседних звезд, расположенных в четырех световых годах от нас. Выяснилось, что такие объекты не только должны навещать нас, но и, вероятно, присоединяются ко множеству наших «местных» комет и астероидов. По расчетам, вокруг Солнца может обращаться около миллиона довольно крупных объектов из системы Альфы Центавра.
Благодаря органам чувств человек получает информацию об окружающем мире. Один из главных источников — язык, где расположены вкусовые сосочки. Это рецепторы, передающие информацию о вкусе пищи в мозг. Потеря вкуса может привести к серьезным проблемам со здоровьем. Анализ, проведенный учеными из Китая и Швеции, показал, что ощущение утраты вкуса во второй половине жизни связано с повышенным риском смерти от всех причин.
Пролетевший через Солнечную систему в 2017 году астероид Оумуамуа произвел неизгладимое впечатление в том числе своей беспрецедентно вытянутой формой. Астрономы попытались рассчитать, как он мог стать таким и почему в Солнечной системе мы не наблюдаем ничего подобного.
Европейские палеонтологи изучили исключительно сохранившийся скелет плезиозавра из юрского периода, обнаруженный в Германии еще в 1940 году. Тогда ископаемую рептилию спрятали от разрушений войны в музей, а через 80 лет выяснилось, что на теле древнего животного остались мягкие ткани — кожа с уцелевшими клеточными ядрами и чешуйки. Новые данные дополняют представление о внешнем виде плезиозавров, живших больше 180 миллионов лет назад.
Астрономы обнаружили, что почти треть всех наблюдаемых галактик во Вселенной объединены в пять самых широкомасштабных структур — галактические сверхскопления. На составленной учеными трехмерной карте одно особенно выделяется своими рекордными размерами: простирается на миллиард с лишним световых лет.
В 2022-2025 годах страны Западной Европы попытались отказаться от природного газа из России. Автор новой работы показал, что получившиеся при этом результаты были во многом противоположны целям.
Пролетевший через Солнечную систему в 2017 году астероид Оумуамуа произвел неизгладимое впечатление в том числе своей беспрецедентно вытянутой формой. Астрономы попытались рассчитать, как он мог стать таким и почему в Солнечной системе мы не наблюдаем ничего подобного.
Европейские палеонтологи изучили исключительно сохранившийся скелет плезиозавра из юрского периода, обнаруженный в Германии еще в 1940 году. Тогда ископаемую рептилию спрятали от разрушений войны в музей, а через 80 лет выяснилось, что на теле древнего животного остались мягкие ткани — кожа с уцелевшими клеточными ядрами и чешуйки. Новые данные дополняют представление о внешнем виде плезиозавров, живших больше 180 миллионов лет назад.
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