Новая форма магнетизма открыта в "магнитном графене"

Ученые обнаружили новую форму магнетизма в так называемом магнитном графене, которая может указать путь к пониманию сверхпроводимости в этом необычном типе материала, сообщает phys.org.

Исследователи, возглавляемые Кембриджским университетом, смогли контролировать проводимость и магнетизм тиофосфата железа (FePS₃), двумерного материала, который при сжатии претерпевает переход от изолятора к металлу. Этот класс магнитных материалов предлагает новые пути к пониманию физики новых магнитных состояний и сверхпроводимости.

Используя новые методы высокого давления, исследователи показали, что происходит с магнитным графеном при переходе из изолятора в проводник и в его нетрадиционное металлическое состояние, реализуемое только в условиях сверхвысокого давления. Когда материал становится металлическим, он остается магнитным, что противоречит предыдущим результатам и дает ключ к пониманию того, как работает электрическая проводимость в металлической фазе. Недавно обнаруженная магнитная фаза высокого давления, вероятно, является предшественником сверхпроводимости, поэтому понимание ее механизмов жизненно важно.

Результаты, опубликованные в журнале Physical Review X, также предполагают, что новые материалы могут быть сконструированы так, чтобы сочетать проводимость и магнитные свойства, что может быть полезно при разработке новых технологий, таких как спинтроника, которая может трансформировать способ обработки информации компьютерами.

«Но представьте себе, что вы также смогли бы изменить все эти свойства, добавив магнетизм», — сказал ведущий автор доктор Мэтью Коук, который совместно работает в Кавендишской лаборатории Кембриджа и Университете Уорика. «Материал, который мог бы быть механически гибким и образовывать новый вид схемы для хранения информации и выполнения вычислений. Вот почему эти материалы так интересны, и потому что они резко меняют свои свойства, когда их подвергают давлению, чтобы мы могли контролировать их поведение.»

В предыдущем исследовании Себастьяна Хейнса из Кавендишской лаборатории Кембриджа и Отдела наук о Земле исследователи установили, что материал становится металлом при высоком давлении, и описали, как кристаллическая структура и расположение атомов в слоях этого двумерного материала изменяются при переходе.

«Мы не знаем точно, что происходит на квантовом уровне, но в то же время мы можем манипулировать этим», — комментируют ученые. «Это похоже на те знаменитые «неизвестные неизвестные»: мы открыли новую дверь к свойствам квантовой информации, но мы еще не знаем, что это могут быть за свойства.»

Фото: Магнитная структура FePS₃