Магнитный компас внутри кристалла экспресс
Электроны в кристалле CrSb ведут себя как стайка рыб: внутри материала они снуют по своим «коридорам», а на границе с вакуумом выстраиваются в причудливые узоры. Эти узоры — поверхность Ферми, карта всех разрешённых скоростей электронов. До неё не дотянуться рукой, но её можно «прощупать» магнитным полем.
В новом эксперименте кристалл CrSb поместили в магнитное поле напряжением до 68 тесла — это в миллион раз сильнее поля Земли. При таких полях электроны начинают двигаться по кругу, и сопротивление материала слегка дрожит. Частота этой дрожи, как звук струны, выдаёт форму электронных карманов. Измерив дрожь при разных углах наклона поля, исследователи восстановили всю поверхность Ферми.
Карта совпала с теоретическими расчётами. Это значит, что учёные правильно понимают, как в CrSb электроны чувствуют магнитный порядок. Такие материалы называют альтермагнетиками: в них электроны с разным спином (крошечным магнитным моментом) бегут по-разному, хотя сам материал не намагничен. Это свойство может пригодиться в электронике будущего — например, для хранения информации без электрического тока.
Так магнитное поле сыграло роль увеличительного стекла: оно проявило невидимые контуры, по которым электроны движутся в кристалле. Теперь эти контуры можно использовать как дорожную карту для новых приборов.
Поверхность Ферми названа в честь физика Энрико Ферми, который никогда её не видел. Она показывает, какие скорости электронов разрешены в кристалле, и похожа на контурную карту подводного рельефа.