Interações magnéticas recém-descobertas no ímã topológico em camadas de Kagome TbMn₆ Sn₆ pode ser a chave para personalizar como os elétrons fluem através desses materiais. Cientistas do Laboratório Nacional Ames do Departamento de Energia dos EUA e do Laboratório Nacional Oak Ridge conduziram uma investigação aprofundada do TbMn₆ Sn₆ para entender melhor o material e suas características magnéticas. Esses resultados podem impactar futuros avanços tecnológicos em campos como computação quântica, mídia de armazenamento magnético e sensores de alta precisão.
Kagomes são um tipo de material cuja estrutura recebeu o nome de uma técnica tradicional de cestaria japonesa. A trama produz um padrão de hexágonos cercados por triângulos e vice-versa. O arranjo dos átomos nos metais Kagome reproduz o padrão de tecelagem. Essa característica faz com que os elétrons dentro do material se comportem de maneiras únicas.

Materiais sólidos possuem propriedades eletrônicas controladas pelas características de sua estrutura de banda eletrônica. A estrutura da banda é fortemente dependente da geometria da rede atômica e, às vezes, as bandas podem apresentar formas especiais, como cones. Essas formas especiais, chamadas de características topológicas, são responsáveis ​​pelas maneiras únicas como os elétrons se comportam nesses materiais. A estrutura Kagome em particular leva a recursos complexos e potencialmente ajustáveis ​​nas bandas eletrônicas.

Usando átomos magnéticos para construir a rede desses materiais, como Mn em TbMn₆ Sn₆ , pode ajudar ainda mais a induzir recursos topológicos. Rob McQueeney, cientista do Ames Lab e líder do projeto, explicou que os materiais topológicos "têm uma propriedade especial onde, sob a influência do magnetismo, você pode obter correntes que fluem na borda do material, sem dissipação, o que significa que o os elétrons não se espalham e não dissipam energia."

A equipe partiu para entender melhor o magnetismo em TbMn₆ Sn₆ e usou cálculos e dados de dispersão de nêutrons coletados da Oak Ridge Spallation Neutron Source para conduzir sua análise. Simon Riberolles, pesquisador associado de pós-doutorado no Ames Lab e membro da equipe do projeto, explicou a técnica experimental usada pela equipe. A técnica envolve um feixe de partículas de nêutrons que é usado para testar a rigidez da ordem magnética. "A natureza e a força das diferentes interações magnéticas presentes nos materiais podem ser mapeadas usando esta técnica", disse ele.

Eles descobriram que TbMn₆ Sn₆ tem interações concorrentes entre as camadas, ou o que é chamado de magnetismo frustrado. "Então o sistema tem que fazer um compromisso", disse McQueeney, "Geralmente o que isso significa é que, se você cutucar, pode fazer com que ele faça coisas diferentes. Mas o que descobrimos neste material é que, embora os concorrentes interações existem, existem outras interações que são dominantes."

Esta é a primeira investigação detalhada das propriedades magnéticas do TbMn₆ Sn₆ a ser publicado. “Na pesquisa, é sempre emocionante quando você descobre que entende algo novo, ou mede algo que não foi visto antes, ou foi entendido parcialmente ou de maneira diferente”, disse Riberolles.

McQueeney e Riberolles explicaram que suas descobertas sugerem que o material poderia ser ajustado para características magnéticas específicas, por exemplo, alterando o Tb por um elemento de terra rara diferente, o que alteraria o magnetismo do composto. Esta pesquisa fundamental abre caminho para avanços contínuos na descoberta de metais Kagome.

Esta pesquisa é discutida no artigo publicado na Physical Review X . + Explorar mais

Magnetismo gerado em material orgânico 2D por arranjo de moléculas em forma de estrela