Ustaleniami w tej sprawie zajęli się naukowcy z Chin. Piszą oni o wyciągniętych wnioskach na łamach Physical Review Letters. Należy zacząć od tego, że altermagnetyki posiadają mieszankę właściwości magnetycznych, dzięki której można odróżnić je od zwyczajowo spotykanych materiałów magnetycznych, na przykład ferromagnetyków i antyferromagnetyków.
Czytaj też: Wiatr słoneczny uderzył w Ziemię jak w dzwon. Magnetosfera aż zafalowała. Co za zorze!
Łącząc cechy obu tych grup, altermagnetyki mogłyby znaleźć zastosowanie w dziedzinach, które do tej pory wydawały się poza zasięgiem. Jak wyjaśniają członkowie zespołu badawczego, chodzi między innymi o zastosowania spinowo-kalorytroniczne. Dodają, iż inspiracją do prowadzonych eksperymentów była chęć zrozumienia i opisania niezwykłych właściwości tych materiałów magnetycznych.
Spinowe momenty magnetyczne w materiałach magnetycznych układają się równolegle lub antyrównolegle, co prowadzi kolejno do powstawania ferromagnetyków bądź antyferromagnetyków. Z kolei altermagnetyki przypominają antyferromagnetyki za sprawą zerowej magnetyzacji netto i ferromagnetyki ze względu na nierelatywistyczne rozszczepienie spinu.
Altermagnetyki to materiały łączące w sobie właściwości ferromagnetyków i antyferromagnetyków
W przypadku ostatnich badań autorzy skupili się na dwutlenku rutenu. Obserwacje doprowadziły naukowców do wniosku, że wykazuje on degenerację spinów indukowaną przez niemagnetyczne atomy tlenu. W ten sposób łamane są symetrie przestrzenne i czasowe, co zapewnia temu materiałowi unikalne właściwości. Poza tym zarejestrowano polaryzację spinową występującą w fizycznym układzie atomów, ale i w przestrzeni pędu.
Jednym z aspektów badań był tzw. krystaliczny efekt Nernsta wynikający z natury magnetycznej altermagnetyków. Wiadomo, iż właściwości magnetyczne materiału wpływają na jego reakcję na zmiany temperatury, dzięki czemu naukowcy mogą wyciągać wnioski na temat zależności między zachowaniami termicznymi i magnetycznymi altermagnetyków. Z kolei krystaliczny termiczny efekt Halla dostarcza informacji na temat tego, jak ciepło przemieszcza się w altermagnetykach.
Czytaj też: Nowy materiał prosto z Korei. Odporny nie tylko na ekstremalne temperatury
Ostatecznie chińscy badacze rozpoznali trzy mechanizmy fizyczne stojące za transportem termicznym kryształów. Były to kolejno: pseudowęzłowe linie Weyla, altermagnetyczne pseudowęzłowe płaszczyzny i altermagnetyczne przejścia drabinkowe. Te pierwsze kierują ciepło w materiale, drugie tworzą coś w rodzaju wyznaczonych stref warunkujących przepływ ciepła, natomiast udział ostatnich można porównać do wpływania na sposób, w jaki materiał wspina się po drabinie ciepła.
O jakich praktycznych korzyściach można mówić w kontekście zgromadzonych informacji? Chodzi przede wszystkim o tzw. kalorytronikę spinową, która dotyczy oddziaływań między spinem a przepływem ciepła. Taka sztuka nie byłaby możliwe w przypadku ferromagnetyków ani antyferromagnetyków. W ostatecznym rozrachunku w grę wchodzi natomiast rozwój dotychczasowych i powstawanie nowych technologii z zakresu przetwarzania oraz przechowywania informacji.
