Антиферромагнетики (АФМ) — это материалы, в которых спины соседних магнитных атомов взаимно компенсируют друг друга, что приводит к нулевой общей намагниченности в отсутствие магнитного поля. Благодаря такой компенсации антиферромагнетики устойчивы к внешним магнитным полям, но их сложно исследовать или контролировать с помощью традиционных магнитных методов.
Скотт Крукер из Национальной лаборатории Лос-Аламоса в Нью-Мексико и его коллеги продемонстрировали, что свет может стать мощной альтернативой, позволяя визуализировать магнитные домены в некоторых АФМ и даже управлять ими магнитным образом [1].
Исследование кобальт-ниобий-сульфида
Крукер и его коллеги изучили кобальт-ниобий-сульфид — антиферромагнетик ван-дер-ваальсового типа, в котором магнитные атомы кобальта расположены в виде слоёв двумерных листов. Этот материал имеет тетраэдрический порядок АФМ, при котором спины направлены к центрам тетраэдрической сети, образованной атомами кобальта, или от них. Такая структура создаёт хиральную спиновую текстуру, влияющую на то, насколько сильно материал взаимодействует с циркулярно поляризованным светом.
Коэффициенты поглощения и отражения зависят не только от частоты и поляризации света, но и от хиральности локального магнитного домена.
Использование магнитооптических свойств
Исследователи изучили домены АФМ с микрометровым разрешением с помощью сканирующего микроскопа магнитного циркулярного дихроизма, который измеряет разницу в отражательной способности между светом с левой и правой круговой поляризацией. Они также показали, что этот же микроскоп можно использовать для переключения намагниченности хиральных доменов путём локального нагрева материала выше температуры упорядочения при одновременном воздействии на весь образец внешним магнитным полем.
Новые возможности
Исследователи считают, что возможность исследования и управления хиральными доменами АФМ с помощью света открывает новые возможности для разработки технологий хранения магнитной информации, основанных на быстрой динамике и стабильности антиферромагнетиков.
Автор
— Tianhan Liu
Tianhan Liu — заместитель редактора журналов Physical Review Letters и Physical Review Materials.
[1] — ссылка на источник.