Ames Lab: в ферримагнетиках TbMn6Sn6 и ErMn6Sn6 магноны разной киральности пересекаются и смешиваются
Исследователи Ames National Laboratory сообщили, что в ферримагнетиках RMn6Sn6 зоны магнонов противоположной киральности пересекаются, а щель задают магнитный порядок или внешнее поле.
Исследователи Ames National Laboratory Министерства энергетики США из группы Роба Маккуини сообщили, что в ферримагнетиках семейства RMn6Sn6 (R = Tb, Er) магноны противоположной киральности удаётся заставить смешиваться. Работа опубликована в Physical Review Letters под названием «Chiral Magnon Mixing by Symmetry-Breaking in Collinear Ferrimagnets» aps.org
Physical Review Lettersaps.orgОткрыть источник ↗. По словам авторов, это даёт способ управлять киральностью магнонов, которые изучают как носители информации, не требующие переноса электрического заряда.
Киральность магнонов в ферримагнетиках
В ферромагнетиках спиновый угловой момент магнона определяется правой прецессией момента вокруг направления намагниченности. В антиферромагнетиках без суммарной намагниченности левые и правые магноны при отсутствии поля имеют одинаковую энергию. Ферримагнетики содержат атомы двух типов с противоположно направленными моментами разной величины, поэтому моменты компенсируются не полностью.
Такие материалы должны изначально иметь и правые, и левые магноны, энергии которых разведены внутренним молекулярным полем. К вопросу группа пришла, изучая магнитные возбуждения в кагоме-металлах, классе квантовых материалов с необычным магнитным поведением. Исследователи заметили, что в TbMn6Sn6 магноны пересекаются без взаимодействия, а в ErMn6Sn6 взаимодействуют и избегают пересечения.
Пересечение зон и смешивание киральностей
В RMn6Sn6 (R = Tb, Er) зоны правых и левых магнонов пересекаются при конечном импульсе k в базисной плоскости, что задаёт моды с противоположной динамической киральностью aps.org
Physical Review Lettersaps.orgОткрыть источник ↗. В зависимости от симметрии ферримагнитного порядка пересечение может остаться узловой линией или раскрыться в щель. Симметрию можно менять, варьируя магнитную анизотропию редкоземельного элемента или прикладывая поле.
Моды с щелью содержат гибридизованные киральные возбуждения, киральность которых зависит от k. Компьютерное моделирование для ErMn6Sn6 показывает, что правые и левые спиновые волны пересекаются и взаимодействуют, из-за чего их киральность меняется с импульсом.
Маккуини заявил, что при подходящих условиях два состояния могут смешиваться, а значит, киральность магнона можно переключать с относительно малой затратой энергии. Группа указывает на возможное применение в будущих магнитных технологиях квантовой информации. Авторы статьи: Dhurba R. Jaishi, Tyler J. Slade, S. X. M. Riberolles, Bing Li, Tianxiong Han, D. M. Pajerowski, D. L. Abernathy, Barry Winn, Melissa Graves-Brook, B. G. Ueland и R. J. McQueeney.
