Forskere opdager magnetisk overtalelse i tilstødende metaller

Som en gruppe uafklarede vælgere, visse materialer kan blive svajet af deres naboer til at blive magnetiske, ifølge en ny undersøgelse fra det amerikanske energiministeriums (DOE) Argonne National Laboratory.

Et team af Argonne-forskere ledet af materialeforsker Anand Bhattacharya undersøgte forholdet ved grænseflader mellem lag af ikke-magnetisk nikkel-baseret nikkelatmateriale og en ferromagnetisk mangan-baseret manganit. Prøverne blev dyrket med enkelt atomlags præcision ved hjælp af molekylær stråleepitaxi på Argonne's Center for Nanoscale Materials, en DOE Office of Science brugerfacilitet, af postdoc-forsker og førsteforfatter på undersøgelsen Jason Hoffman.

Forskerne fandt ud af, at da elektroner strømmede ud af manganitten ind i det tilstødende nikkelat, det ikke-magnetiske nikkelat blev pludselig magnetisk - men ikke på en typisk måde. Mens de fleste magnetiske materialer er "kollineære", hvilket betyder, at de magnetiske orienteringer af elektronerne i materialerne er arrangeret enten i samme eller modsatte retninger – dvs. hvad vi tænker på som "nord" eller "syd" - dette var ikke tilfældet for det berørte nikkelat. Da elektronerne flød ind i nikkelatet, det skabte en magnetisering med et snoningsmønster som i en helix.

Selvom det er umagnetisk i sig selv, nikkelatet har visse tilbøjeligheder, der gør det til en god kandidat til at være "villig til at blive påvirket, " sagde Bhattacharya.

"Det mål, som videnskabsmænd bruger til at kvantificere, hvor meget et materiale ønsker at være magnetisk, kaldes 'magnetisk modtagelighed,' " Bhattacharya forklarede. "Nikkelatet har en meget ejendommelig magnetisk modtagelighed, som varierer fra atom til atom i materialet. Under påvirkning af den nærliggende manganit, nikkelat bliver magnetisk på en overraskende måde, forårsager en uensartet spiralformet magnetisk struktur til at udvikle sig i nikkelat."

Ifølge Bhattacharya, magnetisk ikke-kollinearitet er svær at skræddersy i laboratoriet. "Denne ikke-kollineære snoede magnetisme vises af kun meget få typer materialer og er ret sjælden i naturen, " sagde Bhattacharya. "Det er en spændende egenskab at have i et materiale, fordi man kunne tænke sig at bruge de forskellige magnetiske orienteringer til at kode data i en ny slags magnetisk hukommelse, eller at skabe nye former for superledende tilstande, der kan være nyttige i en kvantecomputer."