Кристалл фосфата лития-кобальта похож на шахматную доску, где чёрные и белые клетки — это области с противоположным направлением магнитных моментов ионов кобальта. Эти области называют антиферромагнитными доменами, и до сих пор их было непросто увидеть: обычные методы требовали сложного оборудования или повреждали образец. Группа исследователей нашла способ подсветить эту «доску» инфракрасным светом.
Оказалось, что две разновидности доменов по-разному поглощают свет на определённой длине волны — около 1550 нанометров, той самой, что используется в оптоволоконной связи. Разница в поглощении возникает из-за того, что ионы кобальта в кристалле окружены кислородными октаэдрами, слегка искажёнными, и это искажение по-разному влияет на электроны в зависимости от направления магнитного момента. Если направить свет вдоль одной оси кристалла, один тип доменов поглощает его сильнее, а другой — слабее.
Благодаря такому контрасту учёные смогли снять карту доменов через обычный оптический микроскоп, просто пропуская свет через тонкий срез кристалла. Никаких сложных магнитных зондов или синхротронного излучения — только источник света, линзы и камера. Это открывает простой и быстрый способ наблюдать за магнитной структурой антиферромагнетиков, которые считаются перспективными для создания сверхплотной и энергоэффективной памяти.
Шахматная доска из магнитных доменов теперь видна невооружённым глазом — если смотреть через инфракрасный фильтр. А значит, инженеры смогут быстрее проверять качество материалов и настраивать их для будущих устройств.
Антиферромагнетики почти не создают внешнего магнитного поля, поэтому соседние домены не мешают друг другу — их можно упаковать плотнее, чем в обычных жёстких дисках.
В романе Артура Кларка «Город и звёзды» информация хранится в кристаллах, которые меняют свои оптические свойства; похожий принцип может лечь в основу памяти на антиферромагнитных доменах.