Nuevas interacciones magnéticas podrían proporcionar técnicas únicas para controlar el transporte de electrones

Kagome es un material cuya estructura toma su nombre de una técnica de cestería tradicional japonesa. El tejido crea un patrón de hexágonos bordeados por triángulos y viceversa. En los metales Kagome, la configuración atómica imita el patrón de tejido. Esta propiedad hace que los electrones de la sustancia se comporten de manera diferente.

Científicos del Departamento de Energía de EE.UU. Laboratorio Nacional Ames y Laboratorio Nacional de Oak Ridge recientemente descubiertas interacciones magnéticas en el imán topológico en capas de Kagome TbMn6Sn6. El descubrimiento podría llevar a personalizar la forma en que los electrones fluyen a través de estos materiales.

Los científicos llevaron a cabo una extensa investigación de TbMn6Sn6 para comprender mejor el material y sus características magnéticas. Estos hallazgos podrían afectar los futuros avances tecnológicos en computación cuántica, medios de almacenamiento magnético y sensores de alta precisión.

Rob McQueeney, científico de Ames Lab y líder del proyecto, explicó que los materiales topológicos dicen: “El uso de átomos magnéticos para construir la red de estos materiales, como Mn en TbMn6Sn6, puede ayudar aún más a inducir características topológicas. Tienen una propiedad especial donde bajo la influencia de magnetismopuede obtener corrientes que fluyen alrededor del borde del material, que no son de disipación, lo que significa que los electrones no se dispersan y no disipan energía.

Los científicos, en particular, determinaron el magnetismo de TbMn6Sn6. Para su análisis, utilizaron cálculos y datos de dispersión de neutrones recopilados de la fuente de neutrones por espalación de Oak Ridge para realizar su análisis.

Simon Riberolles, investigador asociado postdoctoral en el laboratorio Ames y miembro del equipo del proyecto, explicó: “La técnica experimental utilizada por el equipo. La técnica implica un haz de partículas de neutrones utilizado para probar la rigidez del orden magnético. La naturaleza y la fuerza de las diferentes interacciones magnéticas presentes en los materiales se pueden mapear utilizando esta técnica.

McQueeney dijo, “TbMn6Sn6 tiene interacciones entre capas que compiten o magnetismo frustrado. “Así que el sistema tiene que hacer un compromiso. Por lo general, esto significa que si lo empujas, puedes hacer que haga cosas diferentes. Pero descubrimos en este artículo que aunque estas interacciones en competencia están ahí, otras interacciones son dominantes.

Riberolles ha dicho, “Este es el primer estudio detallado de las propiedades magnéticas de TbMn6Sn6 que se publica. En la investigación, siempre es emocionante descubrir que estás comprendiendo algo nuevo, o midiendo algo que no se ha visto antes, o que se ha entendido de forma parcial o diferente.

McQueeney y Riberolles explicaron que sus hallazgos sugieren que el material podría ajustarse para características magnéticas específicas, por ejemplo, cambiando el Tb a otro elemento de tierras raras, lo que cambiaría el magnetismo del compuesto. Esta investigación fundamental allana el camino para avances continuos en el descubrimiento de los metales de Kagome.

Referencia de la revista:

1. SXM Riberolles et al., Competición de escaleras de energía magnética a baja temperatura en la topología ferrimagnética TbMn6Sn6, Exploración física X (2022). YO: 10.1103/PhysRevX.12.021043