I mange år fokuserede fysikstudier på to hovedtyper af magnetisme, nemlig ferromagnetisme og antiferromagnetisme. Den første type indebærer justering af elektronspins i samme retning, mens sidstnævnte indebærer justering af elektronspins i vekslende, modsatte retninger.
Alligevel har nylige undersøgelser opdaget en ny slags magnetisme, kaldet altermagnetisme, som ikke passer ind i nogen af de tidligere identificerede kategorier. Altermagnetisme er kendetegnet ved nedbrydning af tid-reverseringssymmetri (dvs. symmetrien af fysiske love, når tiden vendes) og spin-split båndstrukturer, i materialer, der bevarer en nul netmagnetisering.
Forskere ved det kinesiske videnskabsakademi og andre institutter i Kina afslørede for nylig et nyt materiale, der udviser altermagnetisme ved stuetemperatur, nemlig KV2Se2O. deres fund, der blev offentliggjort i Naturfysikfremhæv løftet fra Kv₂se₂o både til undersøgelse af altermagnetisme og for udviklingen af spintroniske enheder.
“Kv2Se2O hører til en bred familie af forbindelser, der indeholder (t2Q2O)2- Lag, hvor T betegner et 3D-overgangsmetal og Q repræsenterer S, SE, AS, SB eller BI, “Tian Qian, seniorforfatter af papiret, fortalte LektieForum.” Denne familie udviser en række mange kropsfænomener, inklusive superledningsevne, Mott Isulating State, Charge eller Spin Density Wave (CDW/SDW). “
Det oprindelige mål med den nylige undersøgelse fra Qian og hans kolleger var at undersøge oprindelsen af den ukonventionelle superledelsesevne, der blev observeret i KV2Se2O, som vides at være forbundet med en SDW-lignende overgang ved temperaturer omkring 100 K.
For at opnå dette syntetiserede forskerne høje kvalitet af KV af høj kvalitet af KV2Se2O og indsamlede derefter forskellige målinger (dvs. resistivitet, magnetisk følsomhed, specifik varme, ARPE’er, NMR- og STM -målinger), mens de også udfører båndstrukturberegninger.
“NMR-målinger indikerer, at V-atomer etablerer en langtrækkende magnetisk rækkefølge over stuetemperatur, med spins justeret antiparallel langs C-aksen,” forklarede Qian.
“Denne kollinære kompenserede magnetiske rækkefølge er vigtig for altermagnets. ARPES -eksperimenter afslører en metallisk elektronisk båndstruktur. Ved at sammenligne med båndberegninger under forskellige magnetiske konfigurationer finder vi, at den beregnede båndstruktur af den altermagnetiske rækkefølge nøje matcher Arpes -resultaterne.”
Forskerne indsamlede også spinopløste ARPES-målinger på KV2Se2O og observerede en momentumafhængig spin-polarisering med en D-bølgesymmetri. Mens de ikke påviste superledningsevne i materialet, fandt de således, at dets båndstruktur udviser altermagnetisk spinopdeling med en magnetisk bestillingstemperatur langt over stuetemperatur.
“Den mest bemærkelsesværdige konstatering af vores undersøgelse er opdagelsen af en metallisk altermagnet med D-Wave Spin-splitting ved stuetemperatur,” sagde Qian.
“På grund af sin meget anisotropiske C2-Symmetri spin-polariserede Fermi-overflader, forventes dette materiale at generere stærkt polariseret elektrisk strøm og gigantisk spinstrøm, hvilket gør det til en lovende platform for højtydende spintroniske enheder. “
Den nye metalliske rum-temperatur Altermagnet afdækket af Qian og hans kolleger kunne være en lovende platform til at udforske de mange-kropseffekter, der er forbundet med altermagnetisme. I fremtiden kan det også potentielt vise sig at være værdifuldt for udviklingen af kvanteteknologier og spintroniske enheder.
“Vores fremtidige forskning sigter mod at udforske ny fysik, der stammer fra samspillet mellem altermagnetisme og andre kvantetilstande af stof,” tilføjede Qian.
“For eksempel2O fly har en anti-cuo2 Struktur, der gør D-Wave Altermagnet KV2Se2O Strukturelt kompatible med D-Wave Cuprate superledere. Denne kompatibilitet åbner nye veje til undersøgelse af grænsefladfysik mellem ukonventionelle superledere og altermagnets. “