Магнитные узоры, видимые только вблизи ✎ экспресс

Кусок металла размером меньше миллиметра при охлаждении до минус 256 градусов Цельсия ведёт себя как калейдоскоп: в одном его уголке магнитные стрелки выстраиваются в ровные ряды, а в соседнем — закручиваются винтом. Это удалось увидеть, направив на образец узкий рентгеновский луч и медленно ведя им по поверхности, как фонариком по тёмной стене.

Обычно такие материалы изучают, освещая сразу весь кристалл. Тогда картина получается усреднённой — как если бы вы смотрели на мозаику издалека и видели просто серое пятно. Здесь же рентгеновский луч диаметром меньше человеческого волоса показал, что внутри одного и того же куска сосуществуют два разных магнитных узора. Один напоминает волны на воде, застывшие в виде параллельных полос, другой — винтовую лестницу, где каждый следующий виток повёрнут относительно предыдущего.

Самое удивительное — эти два узора не перемешаны хаотично, а занимают разные области образца, словно разные комнаты в одном доме. Причём переход от одного порядка к другому происходит не постепенно, а скачком при изменении температуры на несколько градусов. Это значит, что материал «выбирает», какой узор ему выгоднее, в зависимости от мельчайших различий в составе или напряжении кристаллической решётки.

Такая неоднородность — не редкость для магнитных материалов, но обычно её не замечают, потому что стандартные методы дают усреднённую картину. Здесь же сканирование рентгеновским лучом позволило увидеть, что магнитный порядок — это не единый узор на весь кристалл, а лоскутное одеяло из разных текстур. Это меняет представление о том, как проектировать магнитные устройства: возможно, нужно учитывать не средние свойства, а распределение магнитных доменов по площади.