Физики нашли аномальный эффект Холла в антиферромагнетике без намагничивания
Ученые впервые зафиксировали аномальный эффект Холла в коллинеарном антиферромагнетике, который не был намагничен. Это неожиданно произошло в материале, где электроны ведут себя как не-Ферми-жидкость. Физикам предстоит заново разобраться в природе эффекта, который открывает путь к созданию новых технологий хранения данных.
Аномальный эффект Холла — явление, когда электрическое напряжение появляется поперек проводника без внешнего магнитного поля — обычно связывают с ферромагнетиками. В них электроны выстраивают спины в одном направлении, создавая намагниченность.
Однако в антиферромагнетиках спины соседних атомов направлены противоположно, компенсируя намагниченность. До сих пор считалось, что аномальный эффект Холла в таких материалах невозможен, а предыдущие попытки обнаружить эффект в них давали слабые сигналы.
Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, впервые показали сильный аномальный эффект Холла в коллинеарном антиферромагнетике — материале, в котором спины атомов выстроены параллельно, но чередуют направление. Это противоречит существующим теориям и требует пересмотра механизмов, лежащих в основе явления.
Физики провели серию экспериментов с материалом V₁/₃NbS₂ — слоистой структурой из сульфида ниобия с добавлением ванадия. При охлаждении ниже 50 кельвин материал переходил в антиферромагнитное состояние.
Чтобы подтвердить коллинеарную антиферромагнитную структуру материала, ученые использовали дифракцию нейтронов. Она показала упорядоченное чередование спинов без намагниченности.
Дополнительно исследователи применили метод DFT+DMFT (сочетание теории функционала плотности и динамической теории среднего поля), чтобы проанализировать электронные свойства системы с учетом квантовых корреляций. Этот подход помог объяснить связь между необычным поведением электронов и топологией материала.
Ученые измерили эффект Холла в диапазоне температур от двух до 50 кельвин и магнитных полей до восьми тесл. Несмотря на отсутствие намагниченности, при двух кельвинах они фиксировали поперечное напряжение 0,1 микроома на сантиметр — в 10 раз выше, чем предсказывали классические модели. Эффект сохранялся даже при нулевом внешнем поле.
Главная аномалия эксперимента — связь эффекта с не-Ферми-жидкостным состоянием. В этом режиме электроны теряют свойства квазичастиц, а сопротивление материала становится пропорционально температуре, что характерно для квантово-критических систем. Такое поведение наблюдали в высокотемпературных сверхпроводниках, но в антиферромагнетиках — впервые.
Ученые предположили, что эффект связан с топологией электронных зон материала. В V₁/₃NbS₂ плоские зоны около уровня Ферми создают сильные корреляции между электронами. Это формирует «виртуальное магнитное поле», которое и вызывает аномальный эффект Холла.
Другая гипотеза — роль дефектов структуры. Рентгеновская дифракция выявила 15% ванадия в «неправильных» позициях. Такие дефекты могут создавать локальные искажения спиновой решетки, которые влияют на макроскопические свойства.
Открытие ставит новые вопросы. Как именно электронные корреляции и топология влияют на эффект? Можно ли управлять им, меняя состав материала? Ученые планируют проверить гипотезы с помощью рамановской спектроскопии и экспериментов под давлением.
Коллинеарные антиферромагнетики, подобные найденному, могут стать основой для энергоэффективной спинтроники. Их преимущество — отсутствие «паразитного» магнитного поля, что позволяет создавать сверхплотные устройства. Однако для этого предстоит научиться контролировать доменную структуру и минимизировать дефекты.
Новое исследование пересмотрело связь аномального эффекта Холла с намагниченностью и открыло новое направление в изучении квантовых материалов. Сочетание топологии, корреляций и антиферромагнетизма может привести к прорывам в электронике следующего поколения.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Физики экспериментально подтвердили эффективность ионно-плазменного метода удаления радиоактивных загрязнений с поверхностей металлоконструкций ядерных реакторов. Новая технология позволяет очищать внутриконтурное оборудование от отложений сложного химического состава без образования опасных жидких радиоактивных отходов. Благодаря этому она даст возможность повторно использовать реакторные сплавы и снизит затраты на их переработку.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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
Последние комментарии