Представьте себе стопку блинов, где каждый блин намагничен, но направления намагниченности в соседних блинах противоположны. Именно так устроен новый магнитный материал: в каждом атомном слое все магнитные моменты — «стрелки» атомов — выстроены в одном направлении, а следующий слой намагничен строго в обратную сторону. Сами слои образованы атомами, расположенными в узлах решётки кагоме — это узор из треугольников, напоминающий плетёную корзину. Однако идеальная геометрия здесь искажена: часть атомов заменена на германиевые «гантельки» — пары атомов германия, действующие как единый структурный элемент. Редкоземельные атомы, входящие в состав материала, проявляют магнитный порядок — то есть выстраивают свои магнитные моменты согласованно — лишь при экстремально низких температурах около –264 °C. Для достижения такого холода используется жидкий гелий. Увидеть эту структуру в деталях удалось с помощью рентгеновской дифракции — метода, основанного на рассеянии рентгеновских лучей кристаллической решёткой и развитого Брэггом, — а также спектроскопии, которая анализирует взаимодействие вещества с излучением. Расчёты, выполненные для этой системы, выявили неожиданную механическую гибкость: попытка развернуть весь магнитный слой целиком требует огромных энергетических затрат, тогда как поворот отдельной атомной цепочки внутри слоя даётся на удивление легко. Такой магнитный порядок резко снижает энтропию — физическую величину, характеризующую степень беспорядка в системе. Это открывает возможность контролируемого создания тонких магнитных узоров, что может стать основой для будущих квантовых устройств.
Слово «кагоме» переводится с японского как «плетеная корзина» — именно такой узор из треугольников образуют атомы.