Interacciones magnéticas recién descubiertas en el imán topológico de Kagome en capas TbMn6sn6 podría ser la clave para adaptar el flujo de electrones a través de estos materiales. Científicos del Laboratorio Nacional Ames del Departamento de Energía de EE. UU. y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge realizaron un estudio en profundidad de TbMn6sn6 para comprender mejor el material y sus propiedades magnéticas. Estos resultados podrían influir en futuros avances tecnológicos en áreas como la computación cuántica, los medios de almacenamiento magnético y los sensores de alta precisión.

Los kagomes son un tipo de material cuya estructura lleva el nombre de una técnica tradicional japonesa de cestería. El tejido crea un patrón de hexágonos rodeados de triángulos y viceversa. La disposición de los átomos en los metales kagome refleja el patrón de tejido. Esta propiedad hace que los electrones se comporten de formas únicas dentro del material.

Los materiales sólidos tienen propiedades electrónicas que están controladas por las propiedades de su estructura de bandas electrónicas. La estructura de la banda depende en gran medida de la geometría de la red atómica y, a veces, las bandas pueden tener formas especiales como conos. Estas formas especiales, llamadas características topológicas, son responsables del comportamiento único de los electrones en estos materiales. La estructura de Kagome en particular conduce a características complejas y potencialmente ajustables en las bandas electrónicas.

El uso de átomos magnéticos para construir la red de estos materiales, como B. Mn en TbMn6Sn6, puede ayudar aún más a inducir características topológicas. Rob McQueeney, científico de Ames Lab y líder del proyecto, explicó que los materiales topológicos “tienen una propiedad especial donde, bajo la influencia del magnetismo, pueden surgir corrientes que fluyen en el borde del material, que no tienen pérdidas, lo que significa que los electrones no se dispersan. y no consumen energía».

El equipo se propuso comprender mejor el magnetismo en TbMn6Sn6 y utilizó cálculos y datos de dispersión de neutrones recopilados por Oak Ridge Spallation Neutron Source para realizar su análisis. Simon Riberolles, postdoctorado en Ames Lab y miembro del equipo del proyecto, explicó la técnica experimental que utilizó el equipo. La técnica involucra un haz de partículas de neutrones que se usa para probar qué tan rígido es el orden magnético. «La naturaleza y la fuerza de las diferentes interacciones magnéticas que están presentes en los materiales se pueden mapear usando esta técnica», dijo.

Descubrieron que TbMn6Sn6 tiene interacciones entre capas que compiten, llamadas magnetismo frustrado. «Entonces, el sistema tiene que hacer un compromiso», dijo McQueeney, «por lo general, eso significa que puede hacer que haga cosas diferentes si lo está hurgando. Las interacciones están ahí, hay otras interacciones que dominan».

Este es el primer estudio detallado publicado de las propiedades magnéticas de TbMn6Sn6. «Siempre es emocionante en la investigación cuando te encuentras entendiendo algo nuevo, o midiendo algo que nunca antes se había visto, o entendido parcialmente o de otra manera», dijo Riberolles.

McQueeney y Riberolles explicaron que sus resultados sugieren que el material podría adaptarse a propiedades magnéticas específicas, por ejemplo, cambiando la Tb por un elemento diferente de tierras raras, lo que cambiaría el magnetismo del compuesto. Esta investigación fundamental allana el camino para nuevos avances en el descubrimiento de los metales de Kagome.

Esta investigación se analiza con más detalle en el artículo «Escalas de energía magnética que compiten a baja temperatura en el ferrimagnet topológico TbMn6Sn6» de SXM Riberolles, TJ Slade, DL Abernathy, GE Granroth, B Li, Y Lee, PC Canfield, BG Ueland. L.Ke y RJ McQueeney; y publicado en Comprobación física X.

fuente de la historia:

Materiales proporcionados por DOE/Laboratorio Ames. Nota: El contenido se puede editar por estilo y longitud.

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