Исследователи раскрыли магнитные свойства и основные механизмы работы нового магнита с помощью передовых оптических методов. Их исследование было сосредоточено на органическом кристалле, который считается перспективным кандидатом в «альтермагнетики» — недавно предложенный третий класс магнитных материалов. В отличие от обычных ферромагнетиков и антиферромагнетиков, альтермагнетики демонстрируют уникальное магнитное поведение.
Сатоси Игучи, доцент Института исследований материалов Тохокуского университета, отмечает: «В отличие от типичных магнитов, которые притягивают друг друга, альтермагнетики не проявляют суммарной намагниченности, но всё равно могут влиять на поляризацию отражённого света. Это затрудняет их изучение с помощью традиционных оптических методов».
Чтобы преодолеть эту проблему, Игучи и его коллеги применили новую общую формулу для отражения света к органическому кристаллу, успешно прояснив его магнитные свойства и происхождение. Работа опубликована в журнале Physical Review Research.
В группу исследователей входили Юка Икемото и Таро Мориваки из Института синхротронных исследований Японии; Хиротакэ Ито из отдела физики и астрономии Университета Квансей Гакуин; Шиничиро Иваи из отдела физики Тохокуского университета; а также Тетсуя Фурукава и Такахико Сасаки из Института исследований материалов.
Новая общая формула для отражения света, разработанная группой, основана на уравнениях Максвелла и применима к широкому спектру материалов, включая те, которые имеют низкую симметрию кристалла, такие как изученное здесь органическое соединение.
Эта новая теоретическая основа также позволила команде разработать точный метод оптических измерений и применить его к органическому кристаллу κ-(BEDT-TTF)₂Cu[N(CN)₂]Cl. Они успешно измерили магнитооптический эффект Керра (MOKE) и извлекли спектр оптической проводимости внедиагональной компоненты, который предоставляет подробную информацию о магнитных и электронных свойствах материала.
Результаты выявили три ключевые особенности в спектре:
1. Пики на краях, указывающие на расщепление спиновых зон.
2. Действительная составляющая, связанная с искажением кристалла и пьезомагнитными эффектами.
3. Мнимая составляющая, связанная с вращательными токами.
Эти результаты не только подтверждают альтермагнитную природу материала, но и демонстрируют эффективность недавно разработанного оптического метода.
«Это исследование открывает двери для изучения магнетизма в более широком классе материалов, включая органические соединения, и закладывает основу для будущей разработки высокопроизводительных магнитных устройств на основе лёгких и гибких материалов», — добавляет Игучи.
Предоставлено Тохокуским университетом.
magnetic properties and origin. The work is published in the journal Physical Review Research.”,”The group also comprised Yuka Ikemoto and Taro Moriwaki from the Japan Synchrotron Radiation Research Institute; Hirotake Itoh from the Department of Physics and Astronomy at Kwansei Gakuin University; Shinichiro Iwai from the Department of Physics at Tohoku University; and Tetsuya Furukawa and Takahiko Sasaki, also from the Institute for Materials Research.”,”The team’s newly derived general formula for light reflection was based on Maxwell’s equations and is applicable to a wide range of materials, including those with low crystal symmetry, such as the organic compound studied here.”,”This new theoretical framework also allowed the team to develop a precise optical measurement method and apply it to the organic crystal κ-(BEDT-TTF)₂Cu[N(CN)₂]Cl. They successfully measured the magneto-optical Kerr effect (MOKE) and extracted the off-diagonal optical conductivity spectrum, which provides detailed information about the material’s magnetic and electronic properties.”,”The results revealed three key features in the spectrum: (1) edge peaks indicating spin band splitting, (2) a real component associated with crystal distortion and piezomagnetic effects, and (3) an imaginary component linked to rotational currents. These findings not only confirm the altermagnetic nature of the material but also demonstrate the power of the newly developed optical method.”,”\”This research opens the door to exploring magnetism in a broader class of materials, including organic compounds, and lays the groundwork for future development of high-performance magnetic devices based on lightweight, flexible materials,\” adds Iguchi.”,”\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tProvided by\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tTohoku University\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t”,”\n\t\t\t\t\t\t\tMore from Atomic and Condensed Matter\n\t\t\t\t\t\t “]’>Источник