Physiker finden Ursprünge von „Sängern“ in 2D-Magneten

Reisphysiker haben den topologischen Ursprung von Magnetonen bestätigt, magnetische Merkmale, die sie vor drei Jahren in einem zweidimensionalen Material entdeckt haben, das für die Kodierung von Informationen in rotierenden Elektronen nützlich sein könnte.

Diese Entdeckung wird in einer Studie beschrieben, die diese Woche online in der Zeitschrift American Physical Society veröffentlicht wurde X. physische Überprüfung, bietet ein neues Verständnis topologiegetriebener Spinanregungen in Materialien, die als 2D-van-der-Waals-Magnete bekannt sind. Materialien finden zunehmendes Interesse in der Inferoelektronik, einer Bewegung in der Festkörperelektronik-Community hin zu Technologien, die Elektronenspins verwenden, um Informationen für Berechnungen, Speicherung und Kommunikation zu kodieren.

Spin ist ein intrinsisches Merkmal von Quantenobjekten, und Elektronenspins spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Magnetismus.

Reisphysiker Pengcheng Dai, Co-Autor von X. physische Überprüfung In der Studie heißt es, dass Experimente mit unelastischer Neutronenstreuung an einem 2D-Chromtrijod-Material den Ursprung der topologischen Natur der Spinanregung, genannt Magnonen, bestätigten, die seine Gruppe und andere 2018 im Material entdeckten.

Day sagte, die neuesten Experimente der Gruppe an der Fragmentierungs-Neutronenquelle des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) zeigten, dass „Spin-Spin-Kopplung zu asymmetrischen Wechselwirkungen zwischen den Spins“ von Elektronen in Chromtriiodid führt. Als Ergebnis fühlen sich die Elektronenspins an Magnetfeld Die Kerne bewegen sich anders, und das beeinflusst ihre topologischen Anregungen.“

Bei van der Waals-Materialien werden die atomar dünnen 2D-Schichten wie die Seiten eines Buches gestapelt. Die Atome innerhalb der Schichten sind fest gebunden, aber die Bindungen zwischen den Schichten sind schwach. Das Material ist nützlich, um ungewöhnliche elektronische und magnetische Verhaltensweisen zu erforschen. Zum Beispiel hat eine zweidimensionale Chromtriiodidplatte die gleiche magnetische Anordnung, die magnetische Etiketten an einem Metallkühlschrank haften lässt. Auch Stapel aus drei oder mehr zweidimensionalen Schichten weisen diese magnetische Anordnung auf, die sie ferromagnetische Physik nennen. Aber zwei gestapelte Platten aus Chromtriiodid haben eine entgegengesetzte Anordnung, die als antimagnetisch bezeichnet wird.

Dieses seltsame Verhalten veranlasste Dai und seine Kollegen, das Material zu studieren. Doktorand Rice Liping Chen, Hauptautor des dieswöchigen Buches X. physische Überprüfung Eine Studie aus dem Jahr 2018 und eine Studie in derselben Zeitschrift entwickelten Methoden zur Herstellung und Ausrichtung von Chromtriiodidplatten für Experimente am ORNL. Durch das Beschuss dieser Proben mit Neutronen und die Messung der resultierenden Spinanregung mit einem Neutronen-Flugzeitspektrometer können Chen und Dai und ihre Kollegen unbekannte Eigenschaften und Verhaltensweisen des Materials erkennen.

In ihrer vorherigen Studie zeigten die Forscher, dass Chromtriiodid sein Magnetfeld dank der sich so schnell bewegenden Magnonen erzeugt, dass sie das Gefühl haben, sich ohne Widerstand zu bewegen. Day sagte, die neueste Studie erkläre, warum ein zweidimensionaler Stapel aus Chromtriiodid eine antimagnetische Anordnung hat.

„Wir haben Hinweise auf eine magnetische Ordnung gefunden, die auf der Stapelung des Materials basiert“, sagte Day. Die Entdeckung der wichtigsten Ursprünge und Merkmale des Staates ist wichtig, da sie in einem 2D-Van-der-Waals-Magneten zu finden sind.

Weitere Co-Autoren sind Ben Zhao von Rice, Jay Ho Chung von der Korea University, Matthew Stone, Alexander Kolesnikov, Barry Wen, Ovidio Garlia und Douglas Abernathy von ORNL sowie Mathias Augustin und Elton Santos von der University of Edinburgh.