Poslednjih godina mnogi fizičari i naučnici o materijalima proučavaju novootkrivenu klasu magnetnih materijala poznatih kao altermagneti. Ovi materijali pokazuju jedinstven tip magnetizma koji se razlikuje i od konvencionalnog feromagnetizma i od antiferomagnetizma, obeležen elektronima čiji spin varira u zavisnosti od njihovog momenta.
Ovaj jedinstveni magnetizam čini altermagnete veoma obećavajućim za razvoj novih spintronskih i elektronskih uređaja. Takođe otvara nove mogućnosti za proučavanje topoloških materijala (tj. sistema sa jedinstvenim elektronskim svojstvima koja potiču iz topologije njihove elektronske strukture).
Istraživači sa Univerziteta Stoni Bruk sproveli su studiju sa ciljem boljeg razumevanja nelinearnog odgovora planarnih altermagneta. Njihov rad, objavljen u Physical Review Letters, izveštava o posmatranju nelinearnog odgovora u ovim materijalima koji je izveden iz njihove kvantne geometrije.
„Nedavno su dva eksperimenta potvrdila predviđenu ulogu kvantne geometrije u odgovoru drugog reda konvencionalnih PT-simetričnih antiferomagneta“, rekao je Saied Ali Akbar Ghorashi, koautor rada, za Phys.org.
„U ovim materijalima, zbog kombinacije simetrija pariteta (P) i vremenskog preokreta (T), Berijeva zakrivljenost (imaginarna komponenta kvantnog geometrijskog tenzora) nestaje, a pokazano je da odgovor drugog reda upravlja kvantna metrika (stvarna komponenta kvantnog geometrijskog tenzora).“
Altermagnetima nedostaje kombinovana PT simetrija. Kao rezultat toga, uticaj kvantne geometrije na nelinearni odgovor prijavljen u ovim materijalima ostao je neuhvatljiv.
„Cilj našeg rada je bio da izvedemo nelinearni odgovor altermagneta i razlikujemo doprinose od Beri krivine i kvantne metrike“, rekao je Ghorashi. „Naši nalazi su na kraju bili dramatičniji nego što smo očekivali.“
Prvobitno, Ghorashi i njegove kolege su krenuli da istraže nelinearni odgovor altermagneta i faktore koji pokreću ovaj odgovor. Da bi to uradili, prvo su izračunali sve doprinose nelinearnom odzivu altermagneta do trećeg reda u električnom polju, koristeći poluklasičnu Bolcmanovu teoriju.
„Otkrili smo kvantno geometrijsko poreklo svakog reda termina po redosledu u vremenu rasejanja“, rekao je Ghorashi. „Dalje, za svaki planarni altermagnet, koristili smo simetriju da odredimo koji doprinosi opstaju u uzdužnoj i Holovoj komponenti provodljivosti trećeg reda.“
Proračuni i analize koje su sproveli istraživači dali su iznenađujuće i pronicljive rezultate. Konkretno, identifikovali su nelinearne odgovore u planarnim altermagnetima koji su indukovani kvantnom geometrijom materijala.
„Zanimljivo je da zbog inverzivne simetrije, altermagneti imaju nestajuću reakciju drugog reda“, objasnio je Ghorashi.
„Stoga, prema našem najboljem saznanju, oni su prva klasa materijala gde je odgovor trećeg reda njihov vodeći nelinearni odgovor. Štaviše, pokazali smo da je ovaj odgovor ogroman zbog velikog spin-cepanja u ovim materijalima. Štaviše, slaba spin-orbitna sprega (u poređenju sa terminom magnetne razmene) altermagneta takođe se pojavljuje u njihovom nelinearnom odgovoru, pružajući novu karakterizaciju transporta za ovu novu klasu materijala, koja je ranije bila ograničena na traženje linearne anomalne Holove provodljivosti.
Rezultati ove nedavne studije otvaraju nove mogućnosti za proučavanje altermagneta i njihovih jedinstvenih svojstava. Najvažnije, otkriva karakteristične karakteristike nelinearnog transporta u ovoj novootkrivenoj klasi materijala, što bi moglo da vodi buduće eksperimente sa ciljem njihovog daljeg ispitivanja i ocrtavanja različitih aspekata njihove kvantne geometrije.
„Jedan neposredni budući pravac istraživanja za nas biće da idemo dalje od aproksimacije vremena relaksacije i istražimo efekat poremećaja za koji se već pokazalo da obogaćuje fiziku PT-simetričnih antiferomagneta“, dodao je Ghorashi.
