Sciencemag.cz
Doporučujeme
Rutheničitan strontnatý Sr2RuO4 je hojně zkoumán již od 90. let, kdy se zjistilo, že tento materiál má jedinečné vlastnosti, především nečekanou supravodivost. V supravodivém stavu totiž současně připomíná feromagnetické látky. To je nezvyklé a potenciálně by mohlo najít využití třeba ve spintronice (současná manipulace s elektrickým proudem i magnetismem).
Feromagnetismus je normálně k supravodivosti antagonistický. Nový výzkum tvrdí, že Sr2RuO4 vykazuje zcela novou a dosud neznámou formu magnetismu, která může (ale nemusí) existovat i vedle supravodivosti. Na studii publikované v Nature Communications se podílela celá řada institucí: University of Konstanz, Salerno, Cambridge, Seoul, Kyoto a Bar Ilan, Japan Atomic Energy Agency, Paul Scherrer Institute a Centro Nazionale delle Ricerche. Mezi autory výzkumu byl také Yoshiteru Maeno z University of Kyoto, který supravodivost Sr2RuO4 v roce 1994 objevil a zkoumal dalších skoro 30 let.
Jak se zdálo již dříve, zdrojem existujících magnetických vlastností má být povrchová vrstvička materiálu. Magnetismus pak vzniká pouze na povrchu (v rozměrech několik atomových vrstev) a u větších krystalů je relativně velmi slabý, proto je jev také celkově obtížné zkoumat. Vlastnosti krystalu jsou silně ovlivněny příměsemi, tudíž v první řadě šlo o to vyrobit maximálně dokonalý monokrystal. K měření pak bylo potřeba použít svazek mionů, který s potřebnými parametry dokázal vygenerovat pouze urychlovač ve švýcarském Paul Scherrer Institute. Zde dokážou polohu mionů přesně řídit, v tomto případě tedy zastavit velmi blízko povrchu rutheničitanu strontnatého. Miony lze přitom použít k detekci i extrémně slabých magnetických polí.
Autoři studie spolu s měřením také vypracovali teoretický model, který naznačuje původ tohoto skrytého povrchového magnetismu. „Na rozdíl od běžných magnetických materiálů, jejichž magnetické vlastnosti určuje spin elektronu, je základem magnetismu objeveného v Sr2RuO4 kooperativní vířivý pohyb interagujících elektronů, který v nanometrovém měřítku generuje cirkulační proudy,“ uvádí průvodní tisková zpráva univerzity v Kostnici.
Obecně z toho vyplývá, že úprava povrchu nebo rozhraní tenkých vrstev heterostruktur umožňuje radikálně měnit fyzikální vlastnosti materiálu.
Za další bezprostřední úkol vědci považují hledání podobného povrchové magnetismu u jiných sloučenin a také zkoumání, jak lze s takovým magnetismem dále manipulovat.
R. Fittipaldi et al, Unveiling unconventional magnetism at the surface of Sr2RuO4, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26020-5
Zdroj: University of Konstanz / Phys.org
Poznámka PH: označení magnetu za topologický se v původním textu nevyskytuje.
Viz také: Po více než 20 letech: Tripletový supravodič neexistuje
