Учёные из США и Швейцарии обнаружили, что диоксид рутения, который в обычной форме не проявляет магнитных свойств, становится альтермагнетиком в виде сверхтонкой плёнки. Это открытие может ускорить разработку нового поколения компьютерной памяти – более быстрой и энергоэффективной.
Альтермагнетизм – недавно предсказанная форма магнетизма, которая может лечь в основу компактных и производительных электронных устройств. Диоксид рутения был одним из первых кандидатов в альтермагнетики, однако эксперименты с его объёмными кристаллами не подтвердили наличие магнитных свойств.
Исследователи из Университета Райса, Университета Миннесоты и Института Пауля Шеррера изучили образцы диоксида рутения толщиной всего в несколько атомных слоёв. Анализируя пространственное распределение спинов электронов, они зафиксировали признаки, характерные для альтермагнетизма. Выяснилось, что ключевую роль играет механическое напряжение в кристаллической решётке: магнитные свойства проявляются только тогда, когда плёнка испытывает деформацию. В объёмном материале без такого напряжения магнетизм отсутствует.
Поскольку магнитные свойства зависят от деформации, учёные полагают, что этим процессом можно управлять. Изменяя напряжение в атомной структуре, можно будет включать и выключать альтермагнетизм. Такой «переключатель» открывает перспективы для спинтроники – области электроники, которая использует для обработки информации не только заряд, но и спин электрона.
Результаты, опубликованные в журнале Science Advances, по-новому освещают давний научный спор о природе диоксида рутения. Новая работа показывает, что его свойства могут кардинально меняться в зависимости от размеров образца и внешних условий.
