Фізики довели наявність третього типу магнетизму.

Вчені давно припускали, що існує альтермагнетизм.

Шведські дослідники провели експеримент, який підтвердив наявність третьої форми магнетизму. Як зазначає Science Alert, це відкриття створює нові можливості для вивчення цього явища, що може суттєво вплинути на розвиток електроніки, зокрема в сферах зберігання інформації та енергоефективності.

Команда науковців з Ноттінгемського університету застосувала пристрій для прискорення електронів до екстремальних швидкостей. Вони обробили надзвичайно тонку плівку телуриду марганцю рентгенівськими променями з різними типами поляризації, щоб виявити нанометрові зміни, які демонструють магнітну активність, не схожу на все, що було спостережено раніше.

Для того щоб шматок заліза став більш магнітним, його атоми повинні бути організовані так, щоб їхні непарні електрони вирівнювалися згідно з властивістю, яка називається спіном.

Аналогічно спіну м'яча, ця квантова характеристика частинок має свої особливості обертання. На відміну від фізичних об'єктів, які можуть обертатися в різних напрямках, цей спін може проявлятися лише в одному з двох можливих напрямків, які зазвичай позначаються як "вгору" і "вниз".

У немагнітних речовинах електрони утворюють пари: один з них є "верхнім", а інший — "нижнім", взаємно компенсуючи свої ефекти. Проте в матеріалах, таких як залізо, нікель і кобальт, ситуація виглядає зовсім інакше. Тут окремі електрони мають здатність об'єднувати свої сили у досить незвичайний спосіб.

Організація непартнерських електронів таким чином, щоб повністю компенсувати їхні спінові орієнтації, може розглядатися як ще один вид магнетизму. Це явище, яке отримало назву антиферомагнетизм, вже давно є темою теоретичних дискусій серед науковців.

У явищі, відомому як альтермагнетизм, частинки організовуються у такому порядку, що їх взаємодії взаємно компенсують одна одну, подібно до антиферомагнетизму. Проте, в цьому випадку їх орієнтація точно налаштована для створення обмежених сил на наномасштабному рівні. Ці сили недостатні для того, щоб прикріпити список покупок до холодильника, але вони мають дискретні властивості, які інженери прагнуть використовувати для розробки технологій зберігання даних або передачі енергії.

"Альтермагнетики формуються з магнітних моментів, які орієнтовані антипаралельно по відношенню до сусідніх елементів. Проте, кожен фрагмент кристалічної решітки, що містить ці мікроскопічні моменти, має певне відхилення у своєму розташуванні від сусідів. Це можна порівняти з антиферомагнетизмом, але з певними нюансами! І ця незначна деталь має істотний вплив," -- зазначив фізик з університету Ноттінгем Пітер Уодлі.

Відтоді науковцям вдалося експериментально довести наявність альтермагнетизму, проте жоден з проведених експериментів не продемонстрував можливість управління його мікроскопічними магнітними вихорами з метою практичного застосування.

Уодлі і його команда показали, що тонкий лист телуриду марганцю, товщина якого всього кілька нанометрів, може бути модифікований таким чином, щоб спеціально формувати окремі магнітні вихори на його поверхні.

Завдяки синхротрону, який виробляє рентгенівські промені, в шведській лабораторії MAX IV вдалося отримати зображення матеріалу. Це дозволило не лише детально візуалізувати альтермагнетизм у дії, але й продемонструвати можливості його маніпуляції.

"Наша експериментальна робота стала ланкою між теоретичними концепціями та їхньою реалізацією в реальному житті, що, як ми сподіваємося, проллє світло на шлях розробки альтернативних магнітних матеріалів для практичного застосування", -- заявив фізик з Ноттінгемського університету Олівер Амін, один із керівників дослідження.

Дослідники нещодавно вивчили найбільш обширний набір даних, пов'язаних з кластеризацією галактик, з метою перевірки Стандартної моделі космології. Під час цього аналізу були виявлені розбіжності у процесах формування космічних структур, що може свідчити про існування нових фізичних явищ.