Кристалл перовскитного иридата SrIrO₃ напоминает строй солдат, где каждый иридий несёт магнитный момент. Когда часть иридиевых «солдат» заменяют оловом, которое магнитным моментом не обладает, строй редеет. Учёные с помощью резонансного неупругого рассеяния рентгеновских лучей (метод, где рентгеновский фотон отдаёт часть энергии на возбуждение магнитных колебаний) проследили, как эти колебания меняются при разбавлении от 0 до 20 процентов.
Оказалось, что энергия магнитных колебаний плавно уменьшается с ростом доли олова. Это похоже на то, как камертон звучит тише, если его погружать в вязкую жидкость: магнитные связи между иридиевыми атомами слабеют, и колебания затухают. Из данных извлекли эффективные обменные взаимодействия — меру силы магнитной связи между соседними атомами. Их эволюция подчиняется простому закону масштабирования: сила связи пропорциональна доле оставшихся магнитных ионов в степени около 1.5.
Этот результат важен не только для понимания конкретного материала. Он показывает, что в SrIrO₃ электроны сильно взаимодействуют друг с другом, и их зарядовая динамика тесно переплетена со спиновой. Когда мы меняем магнитную подсистему, откликается и электронная проводимость. Такое переплетение — ключ к созданию материалов с управляемыми магнитными и электронными свойствами, например для спинтроники, где информация переносится не зарядом, а спином электрона.
Замена всего 3% иридиевых атомов оловом уже заметно снижает энергию магнитных колебаний — примерно на 10%.