Fysikere studerer kompleks magnetisme i en sjælden jordforbindelse

Dysprosium germanide (DyGe ₃ ) er en sølvhvid forbindelse, der danner ildfaste oxider, der er næsten uopløselige i vand. I en nylig undersøgelse, forskere anvendte trykket fra otte GPa for at opnå polykrystalprøver af dysprosium germanid i en metastabil tilstand af lokal termodynamisk ligevægt, der var i stand til at skifte til en mere stabil tilstand under visse betingelser.

Fysikerne fandt en ladningstæthedsbølge (CDW) i denne forbindelse-et fænomen, der forekommer i nogle krystaller ved lave temperaturer på grund af særegenhederne ved deres elektronstruktur. En CDW beskriver rum-periodiske moduleringer af ioner og elektrontæthed, dvs. den oscillerende rums sandsynlighed for at finde elektroner og ioner langs CDW -formeringen.

Nylige undersøgelser har fokuseret på CDW's fysik i sjældne jordforbindelser, og hvordan denne bølge påvirker krystalgitterforvrængninger og magnetisk orden. Magnetisk ordning indebærer en spontan justering af vektorer af atommagnetiske øjeblikke i et stof. Disse vektorer placeret ved atompositioner kan enten pege parallelt (ferromagnetisk orden) eller anti-parallel (anti-ferromagnetisk orden) til hinanden. Et par år siden, forskere opdagede, at en CDW kan gå forud og eksistere sammen med den anti-ferromagnetiske orden.

Når temperaturen sænkes, CDW vises i dysprosium germanide, efterfulgt af en overgang til en anti-ferromagnetisk orden ved stadig lavere temperatur.

"Vi har opdaget, at når krystalgitterstrukturen er lidt forvrænget, den lokale krystalstedssymmetri omkring visse atomer ændres, og stoffet oplever en overgang til CDW. Bølgen påvirker materialets magnetiske egenskaber, forårsager udseendet af en magnetisk spiralstruktur, "sagde medforfatter Alexander Nikolaev, læge i fysiske og matematiske videnskaber, og hovedforsker ved laboratoriet for elektron-nukleare og molekylære processer i SINP.

Ifølge holdet, resultaterne illustrerer mekanismerne for korrelation mellem ladnings- og spin -karakteristika i et elektronsystem. Gebyr er forbundet med CDW, og spin med anti-ferromagnetisk orden.

"Vores arbejde fokuserer mest på fundamentale spørgsmål om kondenseret fysik, som omfatter magnetisme og strukturel faseovergang. I fremtiden, dette arbejde kan føre til en bedre forståelse af kompleks magnetisme i sjældne jordforbindelser og fremkomsten af ​​nye potentielle materialer, "sluttede videnskabsmanden.