Спин бежит сквозь фрустрацию экспресс
Магниты в этом кристалле ведут себя как гости на вечеринке, где каждый хочет сесть на один и тот же стул. Никто не может устроиться окончательно — и от этой неразберихи рождается особое состояние. В нём спиновый момент (то, что делает электрон крошечным магнитиком) умудряется пробежать 480 микрометров. Для сравнения: толщина человеческого волоса — около 80 микрометров, значит, спин преодолевает шесть таких толщин подряд.
Обычно в упорядоченных магнитах спин быстро рассеивается, как шёпот в шумной комнате. Здесь же, в гадолиний-галлиевом гранате, магнитные моменты атомов гадолиния не выстраиваются в строгий порядок, а постоянно колеблются. Компьютерное моделирование показало, что в этом состоянии нет привычных волн намагниченности — магнонов, зато есть сильные корреляции между соседними спинами. Они передают возбуждение по цепочке, словно эстафетную палочку, не теряя её по дороге.
Открытие даёт простой электрический способ заглядывать в запутанные магнитные состояния. А ещё фрустрированные магниты — материалы, где спины не могут найти общий порядок, — могут стать отличными проводниками для спиновых сигналов в будущих устройствах, которым не нужен обычный электрический ток.
Гадолиний-галлиевый гранат используют в лазерах и оптоволокне, а теперь он оказался ещё и рекордсменом по дальности переноса спина.