В 1903 году Фриц Гейслер открыл сплав Cu₂MnAl, который вёл себя как магнит, хотя ни один из составляющих его металлов магнитом не был. С тех пор семейство гейслеровых сплавов разрослось до трёх тысяч соединений, и среди них Co₂FeGe — материал, который притягивает внимание физиков своей высокой температурой Кюри и перспективами в спинтронике.

Магнитный сплав можно сравнить с оркестром, где кобальт и железо играют партию намагниченности, а германий молчит. В кристаллической решётке Co₂FeGe атомы железа образуют каркас, а кобальт и германий заполняют пустоты. Расчёты из первых принципов показали, что при равновесном параметре решётки 5,700 Å (эксперимент даёт 5,738 Å) электронные состояния для спинов вверх и вниз сильно различаются: у железа и кобальта пики плотности состояний для одного направления спина лежат ниже уровня Ферми, а для другого — выше. Это обменное расщепление d-зон и создаёт магнитный момент. Германий же почти не даёт вклада вблизи уровня Ферми, его спиновые каналы симметричны — он действительно «молчит».

Долгое время считалось, что Co₂FeGe может быть идеальным полуметаллом — материалом, который для электронов с одним спином является металлом, а с другим — изолятором. Именно такие материалы мечтают использовать в спинтронике для создания спиновых фильтров и эффективных инжекторов. Однако расчёты с чистым обобщённым градиентным приближением (GGA), без эмпирической поправки U, которую применяли ранее, показали: на уровне Ферми для обеих спиновых ориентаций есть небольшая, но ненулевая плотность состояний. Значит, Co₂FeGe — металлический ферромагнетик, а не идеальный полуметалл. Это важный результат: он говорит о том, что предсказание полуметалличности чувствительно к способу учёта электронных корреляций.

Работа даёт ориентир для выбора расчётного метода при проектировании спинтронных материалов на основе гейслеровых сплавов. Если раньше было неясно, останется ли Co₂FeGe полуметаллическим при расчёте без подгоночного параметра, то теперь показано, что в чистом GGA сплав — металлический ферромагнетик с сильной спиновой асимметрией. Это не конец истории, а скорее приглашение к дальнейшим исследованиям: гибридные функционалы или метод GW могут точнее описать обменное расщепление, а небольшие отклонения от стехиометрии или замена германия на кремний, возможно, откроют настоящую полуметаллическую щель. В конечном счёте, понимание роли корреляций и гибридизации d-состояний поможет управлять спиновой поляризацией без подгоночных параметров — а это ключ к созданию надёжных устройств спинтроники.