Используя разработанный нами высокочувствительный МСМ, исследователи впервые получили прямое наблюдение собственных магнитных структур в решетке кагоме и открыли новый тип топологически нарушенной структуры магнитного массива. Автор: Фэн Циюань
Недавно совместная исследовательская группа из Китая впервые получила наблюдение собственных магнитных структур в решетке кагоме, используя высокочувствительную систему магнитно-силовой микроскопии (МСМ) установки постоянного сильного магнитного поля (SHMFF), а также спектроскопию электронного парамагнитного резонанса и микромагнитное моделирование.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Science 19 августа.
Поведение материалов во многом определяется взаимодействием между их внутренними электронами и структурой решетки. Решетки Кагоме, характеризующиеся такими особенностями, как точки Дирака и плоские зоны, демонстрируют замечательные явления, такие как топологический магнетизм и нетрадиционная сверхпроводимость.
Эти решетки обещают понимание высокотемпературной сверхпроводимости и имеют потенциальные приложения в квантовых вычислениях. Однако внутренние спиновые паттерны, управляемые ими, остаются открытым вопросом.
Под руководством профессора Лу Цинъю из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук, в сотрудничестве с профессором Сюн Иминь из Аньхойского университета, исследователи обнаружили новый решеточно-модулированный магнитный массив в бинарном монокристалле кагоме Fe3Sn2.
Этот массив сформировал уникальную сломанную гексагональную структуру из-за конкуренции между гексагональной симметрией решетки и одноосной магнитной анизотропией. Измерения переноса Холла дополнительно подтвердили наличие топологически сломанных спиновых конфигураций внутри материала.
Эксперименты при переменной температуре показали, что магнитная реконструкция в монокристаллах Fe3Sn2 происходила через фазовый переход второго рода или слабый фазовый переход первого рода, что пересматривает более ранние предположения о переходе первого рода.
Это открытие также переопределило низкотемпературное основное магнитное состояние как плоскостное ферромагнитное состояние, что противоречит предыдущим сообщениям о состоянии спинового стекла.
На основе этих результатов группа разработала новую магнитную фазовую диаграмму для Fe3Sn2.
Количественные данные МСМ показали, что значительные внеплоскостные магнитные компоненты сохраняются при низких температурах. Используя модель Кейна-Меле, команда объяснила открытие щели Дирака при низких температурах, тем самым отвергнув предыдущие гипотезы о присутствии скирмионов в этих условиях.
Этот прорыв дает новые идеи для изучения топологических магнитных структур и разработки будущих технологий в квантовых вычислениях и высокотемпературной сверхпроводимости, по словам команды.
Дополнительная информация: Caihong Xie et al, Real-Space Imaging of Intrinsic Symmetry-Breaking Spin Textures in a Kagome Lattice, Advanced Science (2024). DOI: 10.1002/advs.202404088
Информация о журнале: Advanced Science
Предоставлено Китайской академией наук
