Tohoku University и JAEA переключили током нелинейное холловское состояние в плёнках Mn3Sn

Исследователи из Университета Тохоку и Японского агентства по атомной энергии (JAEA) управляли квантово-геометрическим нелинейным холловским (QgNLH) состоянием с помощью электрического тока, сообщает ResearchSEA. Авторы называют это первой подобной демонстрацией. Работа опубликована в журнале Newton 4 ноября 2026 года; в ней использовались эпитаксиальные тонкие плёнки хирального антиферромагнетика Mn3Sn. asiaresearchnews.comResearchSEAasiaresearchnews.comОткрыть источник ↗

В обычном проводнике напряжение и ток пропорциональны, что описывают закон Ома и эффект Холла. При нелинейном эффекте Холла поперечное холловское напряжение отклоняется от этой линейной зависимости. К такому отклику приводит квантовая геометрия — геометрическая структура электронных квантовых состояний. Её считали встроенным свойством материала, поэтому управлять ею током было трудно. asiaresearchnews.comResearchSEAasiaresearchnews.comОткрыть источник ↗

Нелинейный эффект Холла в Mn3Sn

Сначала команда наблюдала нелинейный эффект Холла третьего порядка при комнатной температуре: нелинейное напряжение пропорционально кубу тока. Эксперименты в сочетании с теоретическими расчётами показали, по данным авторов, что эффект имеет квантово-геометрическое происхождение и обратим при переключении спиновой структуры Mn3Sn. Это указывает на связь между QgNLH-состоянием и спиновой структурой. asiaresearchnews.comResearchSEAasiaresearchnews.comОткрыть источник ↗

Переключение спин-орбитальным моментом

Для электрического управления исследователи применили методы спинтроники. Ток в слое тяжёлого металла рядом с Mn3Sn создаёт спин-орбитальный момент, который действует на спиновую структуру Mn3Sn и способен её переключать. Подавая импульсы тока противоположной полярности, команда изменила знак нелинейного холловского отклика третьего порядка. asiaresearchnews.comResearchSEAasiaresearchnews.comОткрыть источник ↗

Ведущий автор Томохиро Утимура (Tomohiro Uchimura) сообщил, что детерминированное переключение QgNLH-состояния достигается при конечном смещающем магнитном поле, а флуктуации состояния — при нулевом поле. asiaresearchnews.comResearchSEAasiaresearchnews.comОткрыть источник ↗

Авторы-корреспонденты Цзяхао Хань (Jiahao Han) и Сюнсукэ Фуками (Shunsuke Fukami) заявили, что подход может помочь в создании нелинейных устройств с токовой настройкой, например мультиплексоров частоты и выпрямителей. По их мнению, такие устройства могут получить преимущества магниторезистивной памяти (MRAM) в энергоэффективности и скорости благодаря применённым методам спинтроники. Это ожидание авторов; измерения выполнены на устройстве в виде холловского мостика. asiaresearchnews.comResearchSEAasiaresearchnews.comОткрыть источник ↗