Продемонстрирован эффект анизотропного обменного взаимодействия в геликоидальном магнетике

Среда, 03 февраля 2021

Учёные из Швейцарии, России, Германии и Японии обнаружили ранее неизвестный эффект тренировки спиралей магнитным полем в кубическом гелимагнетике FeGe и с его помощью вычислили величину анизотропного обменного взаимодействия (АОВ). Результаты, полученные на синхротроне BESSY-II (Helmholtz-Zentrum Berlin, Германия) объяснены теоретиком НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ О.И. Утесовым.

Вопрос модуляции периода спирали в кубических киральных магнетиках интересует учёных НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ давно: эффект был теоретически предсказан С.В. Малеевым в 2006 году [1] и впервые экспериментально обнаружен С.В. Григорьевым с соавторами в MnSi [2]. Недавно в журнале Physical Review Research Американского физического общества было опубликовано продолжение этих работ [3].

В статье В. Уклеев, О. Утёсов и соавторы показали эффект модуляции спирали в высокотемпературном гелимагнетике FeGe. Этот эффект не был доступен для экспериментальных исследований ранее из-за относительно низкой разрешающей способности малоугловых нейтронных дифрактометров. Эту проблему удалось решить при помощи малоуглового резонансного рассеяния синхротронного излучения, обладающего более высоким по сравнению с нейтронами разрешением.

В эксперименте на тонкой (200 нм) пластине кубического FeGe было показано, что при низкой температуре (T = 2 K) плоскость вращения магнитных спиралей можно контролировать магнитным полем, причём направление распространения спирали остаётся зафиксированным даже после того, как поле было убрано. Этот эффект позволил исследовать зависимость периода спирали от направления её распространения относительно кристаллографических осей FeGe. В соответствии с предсказаниями теории [1] была обнаружена малая (~1%, то есть не более 2 нм) осцилляция периода спирали. Благодаря сравнению результатов эксперимента с теорией была также впервые вычислена константа АОВ для FeGe.

[1] S.V. Maleyev, Phys. Rev. B 73, 174402 (2006).

[2] S.V. Grigoriev, et al., Phys. Rev. B 73, 224440 (2006).

[3] V. Ukleev, et al., Phys. Rev. Research 3, 013094 (2021).

Теги
фгбу пияф им. Б. П. Константинова Национальный исследовательский центр Курчатовский институт