Forskere finder, at et højt magnetfelt letter nye iboende ferromagnetiske polære metaller

Forskere har designet et nyt oxidmateriale, Ca₃ Co₃ O₈ , gennem atomær præcisionsmanipulation af korrelerede oxider. Det demonstrerede en bemærkelsesværdig kombination af egenskaber - ferromagnetisme, polær forvrængning og metallicitet, som sætter fokus på polære metaller og vækker betydelig videnskabelig interesse.

Denne præstation blev offentliggjort i Nature Materials . Samarbejdet omfattede prof. Sheng Zhigao fra Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS), professor Yu Pu's team fra Tsinghua University og brugere af Steady High Magnetic Field Facility (SHMFF) på HFIPS.

I traditionel forståelse blev elektrisk polarisering og magnetisk orden i materialer set som gensidigt udelukkende. Begrebet polære metaller blev imidlertid foreslået, hvilket antydede, at disse materialer kunne udvise både elektrisk polarisering og metalliske egenskaber samtidigt.

Integrering af ferromagnetisme i polære metaller er fortsat en udfordring, da det involverer at forene den iboende modsætning mellem polarisering, ferromagnetisme og metallicitet i et enkelt materiale, hvilket udgør en betydelig videnskabelig hindring.

I denne undersøgelse udforskede forskere brugen af ​​oxygenpolyedre til at kontrollere materialeegenskaber, hvilket førte til skabelsen af ​​et nyt kvasi-todimensionelt funktionelt oxid ved navn Ca₃ Co₃ O₈ . Dette materiale kombinerer funktioner fra dobbeltlags Ruddlesden-Popper (RP) struktur og brownmillerite (BM) struktur.

De brugte SHMFF's ikke-lineære optiske testsystem til at bekræfte signifikant polarisationsrækkefølge i Ca₃ Co₃ O₈ . De fandt ud af, at forskydningen af ​​Co-ioner i det dobbeltlagede CoO6-oktaeder var den vigtigste bidragyder til polariteten.

Ved at udnytte SHMFF's vandkølede magnetsystem til elektrisk transporttestning observerede holdet også en betydelig topologisk Hall-effekt i materialet.

Disse resultater giver en ideel materialeplatform til udforskning af elektriske og magnetiske korrelerede egenskaber og tilbyder et nyt perspektiv for design af korrelerede oxider.

Den robuste topologiske Hall-effekt i dette materiale fremmer ikke kun forståelsen af ​​magnetiske materialer og interaktioner, men tilbyder også potentiale for grundlæggende forskning og anvendelsesudforskning inden for spintronik, ifølge holdet.