Вчені проаналізували властивості нового кристала з незвичайною структурою і показали, що у нього спостерігається екзотична форма магнетизму, яка пов'язана з не менш екзотичним типом електронних взаємодій.
Досліджуючи півметалічний кристал, фізики прийшли до висновку, що у нього спостерігається незвичайна форма магнетизму, що являє собою «спинові спіралі» навколо магнітних атомів
Нещодавно винайдений матеріал має незвичайну структуру, яка здатна проводити електрику, але змушує поточні електрони поводитися як безмасові частинки. У результаті магнетизм матеріалу виявляється пов'язаний з напрямком руху цих частинок. В інших матеріалах такі електрони Вейля викликали нову поведінку, пов'язану з електропровідністю.
У новій роботі фізики помітили, що такі електрони сприяють спонтанному утворенню магнітної спіралі. Стійкість електронів проявляється в однорідності направлення їх спинів. У більшості матеріалів, що проводять електрику, таких як мідний дріт, електрони, що проходять через матеріал, мають спини, спрямовані довільно, інакше йде справа в півметалах, порушена симетрія яких перетворює поточні електрони в електрони Вейля, чиї спини орієнтовані або в напрямку руху електрону, або в прямо протилежному.
Саме ця прив'язка спинів частинок до напрямку їхнього руху і обумовлює рідкісну магнітну поведінку півметалічного з'єднання NdAlSi, яке досліджували автори роботи. Всі три типи атомів у цьому матеріалі проводять електрику, створюючи «сходинки» для електронів при перестрибуванні від одного атома до іншого. Вони сприйнятливі до впливу електронів Вейля, які змінюють спини атомів Nd. Подивіться вздовж будь-якого ряду атомів неодима, який тягнеться по діагоналі через півметалічний кристал, і ви побачите те, що дослідницька група називає «спиновою спіралью».
Кожна петля спіралі, яку виявили автори, має довжину близько 150 нанометрів, а сама спіраль з'являється тільки при температурах нижче 7 К. За словами дослідників, існують матеріали з аналогічними фізичними властивостями, які функціонують при кімнатній температурі, і вони можуть бути використані для створення ефективних магнітних запам'ятовуючих пристроїв.
Стаття опублікована в журналі Nature Materials.