Ιάπωνες επιστήμονες ανακάλυψαν τις μαγνητικές ιδιότητες ενός οργανικού κρυστάλλου χρησιμοποιώντας μια νέα ερευνητική προσέγγιση αποκαλύπτοντας μοναδικά μαγνητικά χαρακτηριστικά και ανοίγοντας τον δρόμο για μαγνητικά υλικά επόμενης γενιάς.
Με την εφαρμογή προηγμένων οπτικών μεθόδων οι ερευνητές αποκάλυψαν την κρυμμένη μαγνητική συμπεριφορά ενός νέου τύπου μαγνήτη. Η έρευνά τους επικεντρώθηκε σε έναν οργανικό κρύσταλλο που θεωρείται ισχυρός υποψήφιος για μια τρίτη κατηγορία μαγνητικού υλικού που προτάθηκε μόλις πρόσφατα.
Ο ενναλακτικός μαγνητισμός, ή αλτερμαγνητισμός (altermagnetism) είναι μια τρίτη μορφή μαγνητισμού πέρα από τον σιδηρομαγνητισμό και τον αντισιδηρομαγνητισμό η οποία επιβεβαιώθηκε πρόσφατα και χαρακτηρίζεται από ένα μοναδικό «εναλλασσόμενο» μοτίβο μαγνητισμού σε ατομικό επίπεδο. Αυτό το εναλλασσόμενο μοτίβο δημιουργεί δύο αντίθετα μαγνητικά πεδία σε διαφορετικές θέσεις αντί να τα έχει παράλληλα ή αντιπαράλληλα όπως οι άλλες μορφές μαγνητισμού
Οι αλτερομαγνήτες διαφέρουν από τους πιο γνωστούς σιδηρομαγνήτες και αντισιδηρομαγνήτες. «Σε αντίθεση με τους τυπικούς μαγνήτες που έλκονται μεταξύ τους, οι αλτερομαγνήτες δεν εμφανίζουν καθαρή μαγνήτιση, ωστόσο μπορούν να επηρεάσουν την πόλωση του ανακλώμενου φωτός. Αυτό τους καθιστά δύσκολους στη μελέτη με συμβατικές οπτικές τεχνικές» επισημαίνει ο Σατόσι Ιγκούτσι αναπληρωτής καθηγητής στο Ινστιτούτο Ερευνών Υλικών του Πανεπιστημίου Τοχόκου.
Για να ξεπεράσει αυτήν την πρόκληση, ο Ιγκούτσι και η ομάδα του εφάρμοσαν έναν νέο γενικό τύπο ανάκλασης φωτός στον οργανικό κρύσταλλο. Αυτή η προσέγγιση που παρουσιάζεται στην επιθεώρηση «Physical Review Research» επέτρεψε στους ερευνητές να εντοπίσουν με επιτυχία τα μαγνητικά χαρακτηριστικά του κρυστάλλου και να ανιχνεύσουν την προέλευση τους.
Η ερευνητική ομάδα περιλάμβανε επιστήμονες από το Ινστιτούτο Ερευνών Ακτινοβολίας Σύγχροτρου της Ιαπωνίας, από το Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας του Πανεπιστημίου Kwansei Gakuin, από το Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Τοχόκου και από το ιαπωνικό Ινστιτούτο Ερευνών Υλικών.
Ο νέος γενικός τύπος ανάκλασης φωτός που ανέπτυξε η ομάδα βασίστηκε στις εξισώσεις του Μάξγουελ και είναι εφαρμόσιμος σε ευρύ φάσμα υλικών συμπεριλαμβανομένων αυτών με χαμηλή συμμετρία κρυστάλλου όπως η οργανική ένωση που μελετήθηκε τώρα.
Ένα νέο οπτικό πλαίσιο
Το νέο θεωρητικό πλαίσιο επέτρεψε επίσης στην ομάδα να αναπτύξει μια ακριβή μέθοδο οπτικής μέτρησης και να την εφαρμόσει στον οργανικό κρύσταλλο κ-(BEDT-TTF)₂Cu[N(CN)₂]Cl. Κατάφεραν να μετρήσουν το μαγνητο-οπτικό φαινόμενο Kerr (MOKE) και να εξαγάγουν το εκτός διαγωνίου φάσμα οπτικής αγωγιμότητας, το οποίο παρέχει λεπτομερείς πληροφορίες για τις μαγνητικές και ηλεκτρονικές ιδιότητες του υλικού.
Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν τρία βασικά χαρακτηριστικά στο φάσμα:
· κορυφές που δείχνουν διαχωρισμό ζωνών spin (στροφορμής ατμων)
· υπαρκτή περιοχή που σχετίζεται με παραμόρφωση του κρυστάλλου και πιεζομαγνητικά φαινόμενα
· ένα εικονικό εξάρτημα που συνδέεται με περιστροφικά ρεύματα
Αυτά τα ευρήματα όχι μόνο επιβεβαιώνουν τον αλτερομαγνητικό χαρακτήρα του υλικού, αλλά και αποδεικνύουν την ισχύ της νέας οπτικής μεθόδου. «Η έρευνα αυτή ανοίγει τον δρόμο για την εξερεύνηση του μαγνητισμού σε ευρύτερη κατηγορία υλικών, συμπεριλαμβανομένων των οργανικών ενώσεων, και θέτει τα θεμέλια για τη μελλοντική ανάπτυξη μαγνητικών συσκευών υψηλών επιδόσεων, βασισμένων σε ελαφριά και εύκαμπτα υλικά» λέει ο Ιγκούτσι.
Naftemporiki.gr
