Как отличить скрытый магнетизм по симметрии экспресс
Две команды тянут канат с одинаковой силой в разные стороны — канат не двигается, общее усилие равно нулю. Так ведут себя многие антиферромагнетики: магнитные моменты атомов выстроены встречно и гасят друг друга. Но иногда, даже при нулевом общем магнетизме, электроны внутри чувствуют разницу — как будто один конец каната сделан из шёлка, а другой из наждачной бумаги. Это и есть альтермагнетизм.
Раньше, чтобы распознать такое состояние среди сотен антиферромагнетиков, приходилось продираться через дебри математической симметрии — групп и подгрупп. Авторы новой работы свели задачу к одному вопросу: есть ли в кристалле операция, которая меняет местами две магнитные подрешётки? Если такой операции нет — электроны с разными спинами получают разный энергетический «билет», и материал становится альтермагнетиком.
Проверка на реальных материалах — как центросимметричных, так и без центра инверсии — подтвердила правило. Метод работает и для кристаллов, и для квазикристаллов, и для низкоразмерных систем. Теперь вместо громоздких расчётов достаточно быстрого взгляда на симметрию, чтобы понять, есть ли в веществе спрятанное спиновое расщепление. И как в перетягивании каната, где внешнее усилие равно нулю, но на ощупь концы разные, — альтермагнетик снаружи кажется немагнитным, а внутри несёт скрытый порядок.
Альтермагнетики могут проводить спиновый ток без потерь — как сверхпроводники для электричества, но для магнитной информации.
В романе «Алмазный век» Нила Стивенсона наномашины используют квантовые эффекты для вычислений — альтермагнетики могли бы стать основой подобных устройств.