Научный сотрудник Высшей школы экономики — Санкт-Петербург Михаил Просников вместе с коллегами из Физико-технического института им. Иоффе и нидерландской лаборатории HFML-FELIX исследовал антиферромагнетик — титанат кобальта (CoTiO₃), сообщили в пресс-службе вуза.
Такие материалы считают перспективными для сверхмалых оптомагнитных устройств: колебания в их кристаллических решетках имеют терагерцовую частоту, что позволяет передавать данные с огромной скоростью.
В ходе экспериментов кристалл охлаждали до –268,9 °C и помещали в магнитное поле в 600 тыс. раз сильнее земного. Это помогло изучить взаимодействие решеточной, магнитной и орбитальной динамики и зафиксировать эффект Зеемана в фононах — расщепление частот колебаний под действием магнитного поля, которое открывает новые возможности для управления материалами.
Мы использовали уникальные монокристаллы CoTiO₃, в которых сочетаются решеточная, спиновая и орбитальная динамика. Хорошо известно, что магнитное поле практически не оказывает на обычные фононы никакого влияния. Однако в некоторых возможно смешивание различных возбуждений, и тогда появляется магнитный момент. При приложении магнитного поля частота одного из фононов возрастает, а другого уменьшается. Это и есть эффект Зеемана
Ученые обнаружили, что в кристалле титаната кобальта разные типы колебаний взаимодействуют друг с другом гораздо сложнее, чем предполагалось ранее. Решеточные колебания тесно связаны с так называемыми спин-орбитальными экситонами — возбуждениями, в которых участвуют и магнитные моменты атомов, и их орбитальное движение. Это открывает путь к управлению сразу несколькими физическими процессами внутри магнитного материала.
В дальнейшем ученые продолжат изучать кристаллы в более слабых магнитных полях — около 1 Тесла. Именно там были замечены необычные изменения в колебаниях решетки, которые пока не до конца объяснены. В перспективе такие эксперименты помогут научиться управлять свойствами антиферромагнетиков, а это, в свою очередь, ускорит внедрение сверхбыстрой связи 6G и создание новых устройств для передачи и хранения информации.
Ранее Наука Mail писала о том, что ученые научили лопасть самолета менять форму в полете.
