Два магнита на столе либо притягиваются, либо отталкиваются — смотря как повёрнуты их полюса. Внутри каждого кусочка прячутся крошечные области, где все магнитные стрелки смотрят в одну сторону. Эти области называют доменами, и от их расположения зависит, как материал поведёт себя в электрической цепи.
У альтермагнетиков — нового класса веществ — домены устроены хитрее. Магнитные моменты соседних атомов не просто противоположны, а ещё и повёрнуты в пространстве особым образом. Это похоже на ряды танцоров, которые движутся в противофазе, но каждый слегка развёрнут. До сих пор увидеть такую картину напрямую не удавалось. Авторы работы применили сканирующий квантовый микроскоп с алмазной иглой — сверхчувствительный датчик, который ощущает магнитное поле, как палец — тепло батареи. Так они впервые разглядели домены в плёнках MnTe толщиной вплоть до нескольких атомных слоёв.
Оказалось, что слабая намагниченность, которую зафиксировал микроскоп, рождается на границе плёнки и подложки. Именно она отвечает за аномальный эффект Холла — появление электрического напряжения поперёк проводника без внешнего магнита. Управляя толщиной плёнки, можно настраивать этот эффект, а значит — проектировать будущие устройства, где информация передаётся не зарядом, а спином электрона.
Так квантовый микроскоп превратился в окно, через которое видно, как танцуют магнитные стрелки в недрах вещества. И этот танец, как выяснилось, можно не только наблюдать, но и направлять — словно дирижёр, взмахом палочки меняющий ритм оркестра.
Алмазная игла квантового микроскопа чувствует магнитное поле в сто тысяч раз слабее, чем поле магнитика на холодильнике.