Исследователи физического факультета МГУ представили работу, объясняющую механизм магнитных фазовых переходов в кристалле антиперовскита α‑Fe₂SeO. Работа опубликована в журнале Q1 Chemistry of Materials.
При высоких температурах магнитные моменты в материале направлены хаотично. При охлаждении они упорядочиваются. В одних веществах это приводит к появлению постоянного магнетизма (ферромагнетики), в других — моменты выстраиваются антипараллельно и гасят друг друга (антиферромагнетики). Сложность антиперовскита заключается в необычном расположении ионов железа. Они образуют плоские слои из колец с 4, 6 и 14 звеньями.
Поскольку все взаимодействия между ионами железа являются антиферромагнитными, они стремятся развернуть моменты в противоположные стороны. Из-за геометрии связей Fe–O–Fe система оказывается в состоянии фрустрации». Магнитные моменты не могут выстроиться идеально антипараллельно.
При охлаждении до -169°C материал переходит в ферримагнитное состояние. Внутри элементарной ячейки 10 магнитных моментов направляются в одну сторону, а 8 — в другую. Разница в два момента создает суммарный отклик, и кристалл ведет себя как постоянный магнит. При дальнейшем охлаждении ниже -195°C ситуация меняется.
Сформированные магнитные блоки выстраиваются так, что их нескомпенсированные моменты направлены друг против друга. Общая намагниченность падает до нуля, кристалл становится антиферромагнетиком.
Переход оказался фазовым переходом первого рода, что является редкостью для магнитных материалов. Интересно, что температура превращения совпала с температурой кипения жидкого азота, что на этапе экспериментов заставило ученых несколько раз перепроверять герметичность криогенных установок. Построенная модель расширяет представления об иерархии магнитного порядка в сложных кристаллических системах для микроэлектроники.
Ранее биологи МГУ нашли причину идеального уровня серотонина у эмбрионов.
