Магнитная рябь: как относительность играет спинами ⚡ экспресс
Альтермагнетизм — недавно идентифицированная фаза с d-, g- или i-волновой спиновой симметрией магнитного порядка. В работе экспериментально продемонстрирована нетривиальная релятивистская спиновая поляризация в альтермагнетике MnTe с использованием спин- и углово-разрешённой фотоэмиссионной спектроскопии электронных зон монодоменного образца. Обнаружено, что знакопеременная и зависящая от импульса спиновая поляризация ортогональна вектору магнитного упорядочения, что указывает на спин-орбитальное релятивистское происхождение эффекта. Характер наблюдаемой поляризации — коллинеарность, чётность по пространственной инверсии и нечётность по отношению к обращению времени — не имеет аналогов среди известных форм релятивистской спиновой поляризации. Результаты подтверждены анализом нерелятивистской спиновой симметрии и релятивистской магнитной симметрии, а также ab initio расчётами основного состояния и теории фотоэмиссии.
В обычном магните все спины электронов (внутренние «стрелки»-магнитики, открытые Паули) смотрят в одну сторону. Альтермагнетики, такие как MnTe, сложнее: ориентация этих стрелок чередуется, словно рябь на воде, бегущая от брошенного камня. Но рябь эта не простая — она вызвана движением самих электронов.
Электроны в кристалле носятся с огромными скоростями. Согласно теории относительности, это заставляет их «чувствовать» магнитное поле, которое поворачивает спин вбок — так уравнение Дирака объяснило спин-орбитальную связь, а преобразования Лоренца лежат в основе этого релятивистского эффекта. С помощью спектроскопии (метода, «фотографирующего» спины) учёные впервые увидели, как в MnTe направление этой ряби меняется волнами.
Обычная электроника оперирует зарядом, а спинтроника — спинами. Альтермагнетики обещают устройства без побочных магнитных полей, работающие при комнатной температуре. Поразительно, но эту зыбь удалось заметить лишь потому, что движение электронов в кристалле подчиняется не привычной механике, а законам почти световых скоростей.
🎯 Спин-орбитальная связь — родственница силы, удерживающей гироскоп. Только в микромире ею управляет не механика, а [tag:speed_of_light]скорость света[/tag].
🎬 В научной фантастике «спиновые решётки» сулили вычислительные чудеса. Альтермагнетики воплощают эту идею в реальность.