Nowy rodzaj magnetyzmu narusza dotychczasową klasyfikację

Configurations of altermagnets. Antiferromagnets are materials in which the intrinsic angular momenta (spins) of electrons are oriented in opposite directions, so the net magnetization of the material is zero. Altermagnets form a class of antiferromagnet, and have been predicted to show a phenomenon called spin splitting. a, Krempaský et al.1 found evidence of spin splitting in the altermagnetic compound manganese telluride (MnTe; Te atoms not shown because they are non-magnetic), which is collinear, meaning its manganese spins are aligned along a single axis. b, Zhu et al.2 showed that manganese ditelluride (MnTe2) also displays spin splitting. MnTe2 is non-collinear, but can be decomposed into three collinear altermagnets, each representing a spatial component of the manganese spins, leading to complex spin-splitting properties.

Materiały magnetyczne o zerowym namagnesowaniu netto dzielą się na dwie klasy: konwencjonalne antyferromagnetyki i altermagnetyki. Fizycy odkryli właściwość altermagnetyków, która powiększa różnicę pomiędzy obiema grupami. Altermagnetyki to związki antyferromagnetyczne z podsieciami o spinach w górę i w dół, połączonymi jedynie symetrią lustrzaną i obrotowo-translacyjną.

W rezultacie układ pokazuje parzysty porządek fal spinowych w przestrzeni k, znoszący degenerację Kramersa w nierelatywistycznej strukturze pasmowej. W granicy nierelatywistycznej altermagnetyki zachowują się jak ferromagnetyki w przestrzeni k, z nierelatywistycznym rozszczepieniem spinu, podczas gdy zachowują się jak antyferromagnetyki w przestrzeni rzeczywistej, z zerowym namagnesowaniem wypadkowym. Zatem konfiguracja spinów w takich związkach opiera się na zjawisku złamania symetrii odwrócenia w czasie, wynikającym z oddziaływania wymiany magnetycznej, podobnie do ferromagnetyków, pozostając jednocześnie niewrażliwą na zewnętrzne pole magnetyczne i posiadającą dynamikę w obszarze teraherców, podobną do tej w antyferromagnetykach.

Dodatkowe właściwości powstają w wyniku efektów relatywistycznej gdy sprzężenie spin-orbitalne zachowuje symetrię odwrócenia w czasie. Wówczas, w układzie z degeneracją Kramersa, takie sprzężenie nie może spowodować uporządkowania magnetycznego, ani nawet słabego ferromagnetyzmu. W przypadku związków altermagnetycznych mamy jednak do czynienia z naruszeniem symetrii odwrócenia czasu, i sprzężenie spin-orbita może generować tzw. słaby ferromagnetyzm. Obecność altermagnetycznego, nierelatywistycznego rozszczepienia spinu jest warunkiem koniecznym (ale niewystarczającym) do uzyskania słabego ferromagnetyzmu. Ze względów historycznych, powstawanie słabego ferromagnetyzmu tłumaczone jest poprzez wprowadzenie mechanizmu oddziaływania Działoszyński-Moria (DMI), którego źródłem jest relatywistyczny, antysymetryczny człon oddziaływania wymiany, która zachodzi na skutek sprzężenia spin-orbita. DMI może powodować słaby ferromagnetyzm również w centro symetrycznych altermagnetykach. Słaby ferromagnetyzm jest właściwością wyłącznie altermagnetyków, nie występującą ani w ferromagnetykach, ani w antyferromagnetykach z degeneracją Kramersa.

New type of magnetism splits from convention, Nature 626, 482 (2024)

Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

Website: https://www.magtop.ifpan.edu.pl/resources/teams/

Zobacz więcej

Nagrody roczne za 2023 rozdane

Dr hab. Paweł Rejmak za osiągnięcie habilitacyjne; dr Vu Van Quyen za rozprawę doktorską; prof. dr hab. Tomasz Dietl za publikację.

Konkurs na stanowisko dyrektora

Konkurs na stanowisko dyrektora Instytutu Fizyki Polskiej Akademii Nauk w Warszawie na 4-letnią kadencję rozpoczynającą się 1 listopada 2024 r. Na podstawie § 4 pkt 3 oraz § 6 rozporządzenia Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego z dnia 22 listopada 2010 r. w sprawie konkursu na s...

Cykl zaawansowanych wykładów c.d. "High Pressure Chemical Crystallography"

W dniach 15 - 17 Kwietnia 2024 Instytut będzie gościł cykl wykładów prowadzonych przez Prof. Leonida Dubrovinskyego, światowego eksperta w fizyce ultra-wysokich ciśnień z University of Bayreuth, wraz z krótkimi wystąpieniami towarzyszącymi.