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.
Telegram 
Дзен 
VK Исследования ученых РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина подтвердили, что технология производства авиационного топлива SAF из растительных лигноцеллюлозных отходов позволит снизить выбросы углекислого газа на 75% по сравнению с нефтяным керосином.
Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
На стыке трех литосферных плит у Красного моря заметили необычный вулканический процесс: где-то магма поднимается равномерным потоком, где-то — по частям. По мнению геологов, такой «пульс» вызван тем, что в некоторых местах магма с большим трудом пытается пробиться на поверхность.
За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».
Снимки с фотоловушек давно стали культурным явлением. Особенно забавными выглядят медведи. Мы с удовольствием смотрим на зверей, попавших в объектив камер в национальных парках: тигр украл фотоловушку, муравьед проехал верхом на муравьеде и так далее. Но не все животные настолько обаятельные. Ученые из США решили развить эмпатию к гремучим змеям, которых многие боятся. Для этого специалисты запустили трансляцию из «мегалогова», где рептилии отдыхают и рожают потомство.
Чтобы понять, как часто за пределами Солнечной системы встречаются миры, похожие на Землю, ученые из Калифорнийского университета (США) провели статистический анализ 517 экзопланет. Результаты показали, что всего три мира, включая наш, соответствуют критериям потенциальной обитаемости. Наиболее перспективными из них оказались Kepler-22b и Kepler-538b.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.
В ЮФУ придумали новый остроумный способ тестировать ИИ на способность работать в реальных ситуациях использования русского языка. Исследователи искусственного интеллекта из МИИ ИМ ЮФУ предлагают использовать интеллектуальные языковые игры, как пример — заставлять ИИ отвечать на вопросы из архива телевикторины «Что? Где? Когда?» и «Своей игры». Инициативу прокомментировал опытный игрок.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно