2853
Дослідники з Національної лабораторії Оук-Ридж (ORNL) з’ясували, як механічна деформація впливає на магнітні властивості двох перспективних матеріалів. Експерименти показали, що навіть невелике стискання здатне змінити внутрішній магнітний порядок кристала та його електричну відповідь. Результати можуть допомогти точніше керувати властивостями матеріалів для електроніки нового покоління.
Фото: chatgpt.com
Тиск перебудовує магнітні домени
Команда досліджувала крихітні кристали марганцевого телуриду та сульфіду заліза. Обидва матеріали цікаві своїми магнітними властивостями, однак робота зосереджена саме на тому, як на них впливає механічна деформація. Зразки стискали між титановими пластинами, створюючи контрольовану деформацію. Зміни їхньої внутрішньої структури відстежували за допомогою нейтронної дифракції.
У таких матеріалах магнітні моменти атомів упорядковуються в окремі області, які називають доменами. Саме їхня орієнтація визначає, як кристал реагує на зовнішнє поле та як проводить електричний струм. Вчені побачили, що стискання змінює співвідношення й розподіл цих доменів. Простіше кажучи, деформація не просто тисне на кристал, а перебудовує його магнітну конфігурацію. Такий результат показує, що механічний вплив здатен торкатися самої внутрішньої організації матеріалу.
Зміни відбилися на електричному сигналі
Вплив деформації дослідники помітили також в аномальному ефекті Голла. Це явище, за якого магнітний порядок матеріалу змінює напрямок руху електричних носіїв і створює вимірювану поперечну напругу. Коли змінювався розподіл магнітних доменів, змінювалася й сила цього сигналу. Таким чином електричний сигнал став своєрідним відображенням того, що відбувається в магнітній структурі кристала.
Таке спостереження важливе, адже дає змогу пов’язати механічний вплив із магнітними та електричними характеристиками матеріалу. Якщо цей зв’язок вдасться використовувати контрольовано, деформація може стати способом налаштовувати властивості кристалів без складних хімічних змін.
Результати можуть бути корисними для спінтроніки — напряму електроніки, який використовує не лише заряд електрона, а й його спін. Такий підхід вивчають для створення компактніших датчиків, пам’яті та енергоощадних компонентів. У перспективі точніше керування магнітним станом матеріалів може стати важливим і для інших технологій, де потрібен контроль над квантовими властивостями речовини.
До практичних пристроїв ще далеко
Втім, ідеться про фундаментальне дослідження, а не про готовий компонент для гаджетів. Наступний крок — зрозуміти, як відтворювати ефект стабільно, оцінити його швидкодію та з’ясувати, чи можна масштабувати метод для практичних пристроїв. Головний висновок для всіх, хто далекий від фізики, такий: вплив механічної деформації вдалося пов’язати з поведінкою магнітних доменів і електричного сигналу, але шлях до практичного застосування ще попереду.
Робота команди опублікована у двох наукових журналах — Physical Review X та Advanced Materials.
Джерело: psm7.com
