Учени откриват странен нов магнит, който пречупва светлината като с магия

Ваня Милева Последна промяна на 26 август 2025 в 00:00 83 0

илюстрация на магнит, огъващ светлина

Кредит Quantum in Korea
Нов пробив в областта на оптиката потвърждава съществуването на алтермагнити и сочи към леки, високопроизводителни магнитни устройства на бъдещето.

Изследователи разгадават загадката на алтермагнитите – материали без нетно намагнитване, но със странни изменящи поляризацията способности, създавайки нов метод за оптично измерване. Техните открития потвърждават алтермагнетизма в органичен кристал и разкриват нови възможности за иновативни магнитни устройства.

Изследователи са разкрили магнитните свойства и основните механизми на нов магнит, използвайки усъвършенствани оптични техники. Изследването им се фокусира върху органичен кристал, който се счита за обещаващ кандидат за "алтермагнити" – наскоро предложен трети клас магнитни материали. За разлика от конвенционалните феромагнити и антиферомагнити, алтермагнетиците проявяват уникално магнитно поведение.

Подробности за тяхното откритие са публикувани наскоро в списание Physical Review Research.

"За разлика от типичните магнити, които се привличат взаимно, алтермагнитите не показват нетна намагнитеност, но все пак могат да повлияят на поляризацията на отразената светлина", отбелязва Сатоши Игучи (Satoshi Iguchi), доцент в Института за изследване на материалите в университета Тохоку. "Това ги прави трудни за изучаване с помощта на конвенционални оптични методи."

За да преодолеят това, Игучи и колегите му прилагат новоизведена обща формула за отражение на светлината към органичния кристал, като успешно изясняват неговите магнитни свойства и произход.

Новата обща формула на екипа за отражателна способност на светлината се основава на уравненията на Максуел и е приложима за широк спектър материали, включително такива с ниска кристална симетрия, като органичното съединение, изследвано тук.

Тази нова теоретична рамка позволява на екипа да разработи прецизен метод за оптично измерване и да го приложи към органичния кристал κ-(BEDT-TTF)₂Cu[N(CN)₂]Cl.

Изследователите успешно измерват магнитооптичния ефект на Кер (MOKE - magneto-optical Kerr effect) и извличат спектъра на недиагоналната оптична проводимост, който предоставя подробна информация за магнитните и електронните свойства на материала.

Магнитооптичният ефект на Кер (MOKE) е явление, при което линейно поляризирана светлина, отразена от намагнитена повърхност, претърпява промяна в състоянието си на поляризация, показвайки както ротация, така и елиптична деформация. Този ефект произтича от намагнитването на материала, което прави MOKE ценен, неразрушителен инструмент за изследване и наблюдение на магнитните свойства на материалите, особено на феромагнитни и тънкослойни проби. Специфичните характеристики на отразената светлина зависят от посоката на магнитното поле спрямо равнината на падане, определяйки различни геометрии на MOKE (полярна, надлъжна и напречна).

Кредит: Shingo Yamamoto

Резултатите разкриват три ключови характеристики в спектъра: (1) пикове на ръба, показващи разделяне на спиновата лента; (2) реален компонент, свързан с кристално изкривяване и пиезомагнитни ефекти; (3) имагинерен компонент, свързан с ротационни токове.

Разделянето на спиновата лента е разделянето на енергийните зони на две или повече спин-дегенерирани подзони поради спин-орбитално свързване или обменни взаимодействия, феномен, наблюдаван в нецентросиметрични кристали и магнитни материали  Това разделяне е ключова концепция в спинтрониката, тъй като създава спин-поляризирани носители, което позволява генерирането и манипулирането на спинови токове и въртящи моменти, и може да бъде модифицирано от фактори като кристална структура, деформация и магнитен ред.

Тези открития не само потвърждават алтермагнитната природа на материала, но и демонстрират силата на новия оптичен метод.

"Това изследване отваря вратата за изучаване на магнетизма в по-широк клас материали, включително органични съединения, и полага основите за бъдещото разработване на високоефективни магнитни устройства, базирани на леки, гъвкави материали", добавя Игучи.

Справка:  Satoshi Iguchi, Hiroki Kobayashi, Yuka Ikemoto, Tetsuya Furukawa, Hirotake Itoh, Shinichiro Iwai, Taro Moriwaki, Takahiko Sasaki. Magneto-optical spectra of an organic antiferromagnet as a candidate for an altermagnet. Physical Review Research, 2025; 7 (3) DOI: 10.1103/nnz3-tq7y

Източник: Scientists discover a strange new magnet that bends light like magic, Tohoku University, sciencedaily.com

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !