Кристалл Mn₂Mo₃O₈ похож на крошечный город, где атомы марганца выстроены в строгом порядке — их магнитные моменты (маленькие внутренние стрелки) направлены вверх и вниз попеременно. Это состояние называют коллинеарным альтермагнетизмом. Когда такой кристалл облучают светом, атомы начинают колебаться, и по частотам этих колебаний можно узнать, как устроен материал.

Физики использовали два метода: рамановское рассеяние (свет меняет цвет при столкновении с атомами) и терагерцовую спектроскопию (излучение с частотой между инфракрасным и микроволновым диапазоном). Им впервые удалось чётко зафиксировать все типы колебаний, включая те, что раньше ускользали от наблюдения. При комнатной температуре кристалл не магнитен, но стоит охладить его ниже определённой точки — и в нём возникает магнитный порядок. Тогда в терагерцовом излучении проявляется широкая полоса, которая по-разному поглощает свет с левой и правой круговой поляризацией (направлением вращения волны). Это явление — магнитный круговой дихроизм — говорит о том, что свет взаимодействует с коллективными колебаниями магнитных моментов.

Ожидаемого расщепления колебаний на две поляризованные ветви не произошло. Вероятная причина — слабое взаимодействие спинов (магнитных стрелок) с орбитальным движением электронов у ионов марганца. Зато при наложении внешнего магнитного поля в 4 тесла (это примерно в 100 000 раз сильнее магнитного поля Земли) магнитные моменты перестраиваются, и новый сигнал исчезает. Так учёные подтвердили, что он связан именно с магнитным порядком.

Это исследование добавляет важный штрих к пониманию альтермагнетиков — материалов, где магнитные моменты скомпенсированы, но симметрия структуры создаёт необычные электронные свойства. Такие кристаллы могут пригодиться в спинтронике — электронике, использующей не только заряд, но и спин электронов.