Sciencemag.cz
Doporučujeme
Kvazikrystaly jsou pevné látky vykazující uspořádání ve velkém měřítku, nikoliv ale nějaký periodický vzor. V ikosaedrických (20stěnných) kvazikrystalech zlata, gallia a prvku vzácných zemin (Au-Ga-R) byl nedávno objeven feromagnetismus. Což se však nepokládá za tak překvapivé – translační periodicita (opakující se uspořádání atomů v krystalu) nebyla považována pro vznik feromagnetismu za nutnou podmínku.
Naproti tomu druhý základní typ magnetického uspořádání, který se vyskytuje v přírodě, antiferomagnetismus, je ze své podstaty citlivější na krystalovou symetrii. Ačkoli teoretici předpokládali možný vznik antiferomagnetismu ve vybraných kvazikrystalech, dosud nebyl přímo pozorován. Experimentálně většina magnetických kvazikrystalů vykazovala chování podobné zamrzání spinového skla bez známek magnetického uspořádání na dlouhé vzdálenosti, což vedlo vědce k otázce, zda je antiferomagnetismus s kvaziperiodicitou vůbec slučitelný.
Ryuji Tamura z Tokyo University of Science a jeho kolegové nyní výskyt antiferomagnetismu v ikosaedrických kvazikrystalech experimentálně prokázali. Příslušný kvazikrystal byl složen ze zlata, india a europia, přičemž vzor vykazuje pětinásobnou, trojnásobnou a dvojnásobnou rotační (nikoliv translační) symetrii. K antiferomagnetickému přechodu docházelo podle měření magnetické susceptibility (schopnost materiálu stát se magnetickým po vystavení vnějšímu magnetickému poli) i měření neutronové difrakce při teplotě 56,5 K.
Zajímavé je, že při mírném zvýšení poměru elektronů na atom prostřednictvím substituce prvků antiferomagnetická fáze zmizí a kvazikystal se chová jako spinové sklo, tak jako při dřívějších experimentech (viz výše). Do budoucna se proto nabízí vývoj nových antiferomagnetických kvazikrystalů právě pomocí řízení poměru elektronů na atom (poznámka: asi se míní použití podobného atomu, v tabulce ve sloupci pod nebo nad nahrazovaných prvkem).
Antiferomagnetické kvazikrystaly podle autorů studie slibují revoluci ve spintronice a magnetickém chlazení.
R. Tamura, et al. Observation of antiferromagnetic order in a quasicrystal, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02858-0
Zdroj: Tokyo University of Science / Phys.org, přeloženo / zkráceno
