Исследователи обнаружили, что ультратонкий диоксид рутения может демонстрировать признаки необычной новой формы магнетизма, когда его атомная структура находится под напряжением. Недавно предложенная форма магнетизма, известная как альтермагнетизм, может помочь ученым создать компьютерную память меньшего размера, более быструю и энергоэффективную.

Теперь ученые нашли свидетельства того, что диоксид рутения — квантовый материал, ранее считавшийся немагнитным в объемной форме — может проявлять это необычное магнитное поведение, когда он подготовлен в виде ультратонкой пленки толщиной всего в несколько атомных слоев.

Исследование и результаты

Физик из Университета Райса Мин И, работая с Бхаратом Джаланом из Миннесотского университета и Миланом Радовичем из Института Пола Шеррера, представили свои результаты в журнале Science Advances. «Диоксид рутения был одним из первых материалов, предложенных в качестве кандидата на альтермагнетизм, но исследования его объемной формы не выявили признаков магнетизма», — сказала И, доцент кафедры физики и астрономии.

«Наше исследование показывает, что его ультратонкая форма, напротив, может быть ключом к тому, чтобы сделать его магнитным», — добавила она.

Обнаружение магнетизма через спины электронов

Чтобы исследовать магнитное состояние ультратонкого диоксида рутения, исследователи изучили его спиновую текстуру. Спиновая текстура описывает, как магнитные моменты материала — спины его электронов — распределены в пространстве. Эти узоры могут показать, является ли материал магнитным и, если да, то какой именно тип магнетизма он проявляет.

Команда измеряла эти узоры с помощью метода, называемого спин-резольвированной угловой фотоэмиссионной спектроскопией. «Проанализировав наши измерения, включая интерпретацию с опорой на теоретические расчеты, мы обнаружили, что в наших экспериментальных условиях диоксид рутения демонстрирует спиновые текстуры, согласующиеся с нетрадиционным магнетизмом», — сказал Ичэнь Чжан, первый автор статьи и недавний выпускник Университета Райса.

Это открытие предполагает, что объемный и ультратонкий диоксид рутения могут вести себя по-разному в зависимости от их структуры, что открывает новые горизонты для исследований в области магнетизма и его применения в современных технологиях.