Neutroner beviser eksistensen af ​​spiral-spin-væske

Magnetiske øjeblikke ("spins") i magnetiske faste stoffer er i stand til at danne de mest forskelligartede strukturer. Nogle af dem er ikke kun af interesse fra et videnskabeligt synspunkt, men også fra et teknisk synspunkt:processorer og lagermedier, der gør brug af disse små strukturer, kan en dag føre til yderligere miniaturisering af it -enheder og forbedre deres energieffektivitet betydeligt.

Et team af forskere fra Schweiz, Tyskland, Moldavien og Frankrig har nu bevist eksistensen af ​​en ny spiralformet magnetisk struktur:De fandt tegn på en såkaldt "spiral-spin-væske" struktur i mangan scandium thiospinel enkeltkrystaller (MnSc2S4) ved lave temperaturer. Nabospins svinger her kollektivt som spiraler, men når der er tale om rumlige afstande, de tager ikke en bestemt ordre, ligesom vandmolekyler kun vil danne strukturer med nærliggende molekyler.

"Spiral spin-væske" strukturer blev allerede forudsagt i 2007. "Et karakteristisk træk ved denne type system er den såkaldte" spiraloverflade "-en kontinuerlig overflade af spiralformede vektorer i det gensidige rum", forklarede Dr. Yixi Su, instrumentforsker ved diffust spredningsneutrontid for flyvespektrometer (DNS), et instrument fra Jülich Center for Neutron Science (JCNS) ved dets station i Heinz Maier-Leibnitz Zentrum. Det er præcis dette mønster, der nu kunne verificeres ved brug af polariseret diffus neutronspredning ved DNS -instrumentet.

Det var ikke let at bevise dette; Yixi Su beskriver de udfordringer, forskerne skulle overvinde. "Til forsøgene vi havde brug for prøvematerialer, som var fri for defekter og nøjagtigt støkiometriske. Disse er meget vanskelige at producere i store mængder. Til sidst, vi måtte nøjes med kun omkring 30 milligram krystaller. Som målinger med en høj tællingshastighed, lav baggrund og polarisationsanalyse er mulig ved DNS, selv denne lille mængde prøvestof var tilstrækkelig til at bevise direkte bevis på spiraloverfladen "