Магнитный трансформер: ученые описали двойные магнитные переходы в одном и том же кристалле при охлаждении

Ученые из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) с коллегами вырастили кристаллы антиперовскита на основе железа, селена и кислорода и описали его переходы между разными магнитными состояниями при охлаждении.

Авторы выяснили, что структура этого кристалла напоминает сложный узор: ионы железа образуют плоские слои из колец с 4, 6 или 14 звеньями. Эти слои наклонены относительно осей кристалла и соединены дополнительными ионами железа. Именно такая геометрия создает магнитную «неоднородность» материала.

Исследователи поместили кристаллы в магнитное поле и измерили их намагниченность при разных температурах. Оказалось, что при охлаждении до -169°C материал переходит в ферримагнитное состояние, когда магнитные моменты его атомов выстраиваются антипараллельно (в противоположных направлениях друг к другу). При этом разнонаправленные магнитные моменты не компенсируют друг друга, и кристалл оказывается намагниченным.

При дальнейшем охлаждении до -195°C происходит второй переход: материал становится антиферромагнетиком. Его магнитные моменты его атомов все так же противонаправлены, но уже полностью компенсируют друг друга. В результате кристалл теряет намагниченность.