Кристалл RbMn6Bi5 похож на пятиэтажку из атомов марганца, где жильцы на каждом этаже образуют пятиугольник. При комнатной температуре магнитные моменты атомов хаотично колеблются, как стрелки компасов в магнитную бурю. Но стоит охладить кристалл ниже определённой температуры, и стрелки внезапно замирают в строгом порядке. Этот порядок, как выяснили исследователи с помощью ядерного магнитного резонанса, оказался неожиданно хитрым.
Вместо простого чередования «север-юг» магнитные моменты на углах пятиугольника смотрят в разные стороны, образуя замысловатый узор. Центральный атом марганца при этом вообще не несёт магнитного момента — как будто в центре карусели стоит неподвижный столб, вокруг которого вращаются сиденья. Такой узор противоречит прежним моделям, предполагавшим однородные волны намагниченности.
Самое интересное происходит рядом с этим порядком. Даже когда кристалл уже охлаждён, в нём остаются сильные магнитные колебания — словно застывшая карусель продолжает мелко дрожать. Такие колебания, по мнению учёных, могут играть роль клея для электронов: под высоким давлением они помогают электронам объединяться в пары, что и приводит к сверхпроводимости. Это напоминает механизм, работающий в знаменитых высокотемпературных сверхпроводниках на основе меди и железа.
Так марганцевый материал встаёт в один ряд с именитыми собратьями. Его магнитная архитектура — не просто курьёз, а возможный ключ к пониманию того, как рождается сверхпроводимость без сопротивления.
Атомы марганца в RbMn6Bi5 образуют пятиугольники, и в центре каждого пятиугольника находится атом марганца без магнитного момента — редкий случай «магнитно-пустого» центра в упорядоченной структуре.