Eksperimentelt bevis for Zeeman spin-orbit-kobling i antiferromagnetik

En NUST MISIS-professor var en del af et internationalt forskerhold, der har fundet beviser for eksistensen af ​​Zeeman spin-orbit-koblingen i antiferromagnetiske ledere. Dette arbejde kan bane vejen for den næste generation af elektronik. Undersøgelsen blev offentliggjort i npj Quantum Materials .

Elektronen besidder to grundlæggende egenskaber:ladning og spin. Konventionelle elektroniske enheder bruger kun elektronens ladning til informationsbehandling. I de seneste år, en enorm forskningsindsats har været fokuseret på at bygge fundamentalt nye elektroniske enheder (ofte kaldet 'spintronic -enheder'), der specifikt ville udnytte spin -egenskaber ud over at oplade frihedsgrader. Overførsel fra konventionel elektronik til spintronics -teknologi åbner mulighederne for at konstruere enheder med høj lagertæthed og hurtig betjening. Den tokomponentlige karakter af spin-baserede systemer gør dem potentielt anvendelige til kvanteberegning.

Den nuværende indsats for at designe spintronic-enheder fokuserer på at forstå og gøre brug af spin-orbit-kobling, en vekselvirkning mellem det orbitale vinkelmomentum og spin -vinkelmomentet for en individuel partikel, såsom en elektron. Imidlertid, spin-orbit-kobling, der forekommer i mange forbindelser, er ofte svag, eller dens fremkomst kræver brug af tunge komponenter. En måde at overvinde spin-orbit-koblingsrelaterede udfordringer på kan være brugen af ​​antiferromagnetik. En spin-orbit-kobling af usædvanlig karakter, betegnet Zeeman spin-orbit-kobling forventes at manifestere sig i en lang række ferromagnetiske ledere. At være proportional med det anvendte magnetfelt, koblingen kan indstilles. Endnu, eksperimentelt bevis på dette fænomen har manglet.

Samarbejdet mellem en NUST MISIS -fysiker med kolleger fra Tyskland, Frankrig og Japan producerede, for første gang, eksperimentelt bevis på Zeeman spin-orbit-kobling i to meget forskellige lagdelte ledere:en organisk antiferromagnetisk superleder, og en fremtrædende elektrondopet superleder, der tilhører familien af ​​høj-temperatur kupert superledende materialer. Opnået på to meget forskellige materialer, resultaterne af dette arbejde demonstrerer den generiske karakter af Zeeman -spin -kredsløbskoblingen. Ud over dets grundlæggende betydning, Zeeman spin-orbit-koblingen åbner nye muligheder for spin-manipulation, meget efterspurgt i den nuværende indsats for at udnytte elektron spin til fremtidige spintronic applikationer.

"Zeeman spin-orbit-koblingen kan være betydeligt stærkere end andre kendte former for spin-orbit-kobling, og dermed give nye veje til udvikling af fundamentalt nye elektroniske enheder ", bemærkede Pavel Grigoriev, Professor ved NUST MISIS -afdelingen for teoretisk fysik og kvanteteknologi, seniorforsker ved Landau Institute for Theoretical Physics.