Ученые сообщили об экспериментальном свидетельстве существования нового типа магнетизма — алтермагнетизма — в слоистом материале Co₁/₄TaSe₂, который представляет собой «бутерброд» из слоев та tantalа и селена с добавлением атомов кобальта между ними. По сути, этот материал объединяет свойства, присущие двух классическим типам магнетизма: ферромагнетизм, при котором магнитные моменты выстраиваются в одном направлении и образуют сильное поле, и антиферромагнетизм, при котором моменты направлены попеременно и создают нейтральный внешний полюс, но лишают материал некоторых полезных характеристик. В исследовании говорится, что алтермагнетизм может позволить «генерировать иDetect» вращение спинов без выработки посторонних полей, что ранее создавалало проблемы в некоторых технологиях. По данным статьи, материал Co₁/₄TaSe₂ — не новая вещь в науке, но специально структурирован так, чтобы обеспечить нужную электронную «переплетенность» и управляемость для изучения нового типа магнетизма. Это открытие зафиксировано в Nature Communications и обсуждалось как перспективное направление для электроники и spintronics.

Чтобы проверить наличие алтермагнетизма, исследователи применили квантовое моделирование и спектроскопию астигмент-ARPES (angle-resolved photoemission spectroscopy). ARPES—это метод, который под действием световой задачи выбивает электрон из образца, чтобы затем определить энергию и направление его движения, что позволяет построить энергетическую карту и понять, какие состояния электроны могут занимать. В процессе эксперимента ученые увидели раздельную энергетическую закодированность электронных состояний по спину: разделение электронов на противоположные поляризации спина, что соответствует «верхнему» и «нижнему» спина, и свидетельствует о выборе направления спина в материала. При этом подчеркивается, что сами электроны не вращаются вокруг своей оси физически, а речь идёт о формальном квантовом угловом моменте.

По словам Мадхаb Ньюпане, профессора физики из Университета Центрального Флориды и одного из авторов исследования, алтермагнетизм может позволить материалам и устройствам «генерировать и обнаруживать спин-потоки без негативного эффекта посторонних полей» и в перспективе найти применение в спинтронике, ультратонких запоминающих устройствах, терцахревых сетях и энергоэффективной электронике. Авторы подчёркивают, что Co₁/₄TaSe₂ — это легко модифицируемая платформа, которая может быть использована для изучения возникающих вопросов в теории алтермагнетизма и его взаимодействия с другими магнитными явлениями. Эти высказывания приводятся в связи с тем, что продвижение в теории всё ещё вызывает обсуждения, а новые эксперименты необходимы для сравнения с другими формами магнетизма и их влиянием на электронные свойства.

Авторы констатируют, что благодаря компактной структуре и возможностям диапазона модификаций такой «слоёный» материал может стать удобной площадкой для исследований и развития технологий, связанных с хранением данных и обработкой информации на основе спиновых состояний, где перенос электронов по полю может быть заменен переносом их спиновых состояний по току — что может уменьшить вероятность использования чужих данных и увеличить скорость операций. В статье отмечается, что практическое применение требует дальнейшего изучения и подтверждения, но перспектива использования алтермагнетизма в электронике уже выглядит многообещающей.