Скрученный двойной бислой трииодида хрома удивил физиков ферромагнетизмом
Физики обнаружили ферромагнитный порядок, скручивая относительно друг друга антиферромагнитные бислои трииодида хрома. Это оказалось неожиданным, так как простое сложение антиферромагнитных частей обычно не приводит к появлению намагниченности. Они объяснили эффект возникновением спиновых фрустраций в муаровой сверхрешетке, которые разрушают обычный порядок в бислоях. Исследование опубликовано в Nature Physics.
Если расположить два атомных кристаллических слоя один поверх другого под некоторым углом, то получающееся несовпадение структур сформирует из них муаровую сверхрешетку. Таким способом можно в широком диапазоне варьировать электронные, магнитные и оптические свойства получившейся гетероструктуры, меняя лишь угол поворота. Наибольшего прогресса удалось достичь, модулируя зарядовую плотность состояний в кристалле, что позволило увидеть новые явления, как для электронов, так и для экситонов.
Возможности управления магнитными же свойствами пока исследованы преимущественно теоретиками. Они показали, что в муаровых сверхрешетках можно будет увидеть неколлинеарный и топологический магнетизм, а также возбуждать магноны с новыми свойствами. Причина в таком отставании заключается в малом количестве материалов, способных демонстрировать подходящее магнитное поведение в однослойной кристаллической фазе. Одними из таких материалов оказались тригалогениды хрома, демонстрирующие в зависимости от модификации, как ферромагнетизм, так и антиферромагнетизм. Сегодня ученые активно исследуют то, какие необычные свойства можно получить, создавая муаровые сверхрешетки в скрученных гетероструктурах на их основе.
Одной из работ в этом направлении стало исследование, проведенное американскими и китайскими физиками при участии Люянь Чжао (Liuyan Zhao) из Мичиганского университета. Они использовали в качестве источника информации о намагниченности рамановский сигнал и выяснили, что при некотором угле скручивания в двойном бислое трииодида хрома поведение спинов не может быть описано простой суперпозицией свойств нескрученных структур.