Магнитный конструктор: неожиданная гибкость атомных слоёв экспресс

Оригинал: "Crystal Growth and Physical Properties of Orthorhombic Kagome Lattice Magnets $$R$$Fe$$_6$$Ge$$_6$$ ($$R$$=Y, Tb, Dy)"
arXiv:2511.17398 · 2025-11-21 · CC BY 4.0 · 1 мин
Ученые обнаружили, что в новом материале магнитные слои подобны стопке блинов, но с неожиданным свойством: перевернуть цепочку атомов внутри слоя гораздо легче, чем весь слой.

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.

Учёные
Paul DiracEmilio Gino SegrèFred HoyleMargaret BurbidgeJohannes RydbergSatyendra Nath Bose
Понятия
решётка кагоме кристаллическая решётка магнитная фрустрация фрустрированный магнит двумерный кристалл магнитный порядок альтермагнетизм антиферромагнетик магнетизм фононов перовскит графен алмаз ферромагнетик дальний порядок иттриевый железный гранат ванадий углеродное волокно фазовое превращение материалов редкоземельный металл углерод