Как скрытый магнетизм выходит наружу при изгибе двумерного материала

Ученые кафедры физики колебаний физического факультета МГУ совместно с коллегами из Шанхайского Университета и Словацкой Академии Наук предсказали новый гигантский эффект в двумерных магнитных материалах. Этот эффект может найти применение в стрейнтронике и гибкой электронике.

Двумерные магнитные материалы, по своим свойствам напоминающие графен, были обнаружены относительно недавно, в 2016 году, и сразу стали «горячей» темой в магнетизме. Сама геометрия таких материалов располагает к эффектам, связанным с их механической деформацией или изгибом. В работе аспиранта физического факультета МГУ Алексея Каминского и профессора А.П. Пятакова предсказано, что в двумерных магнетиках в сотни раз усиливается флексомагнитный эффект, который заключается в возникновении намагниченности при изгибе материала.

«В наше время слова с корнем «флекс-» почти не требуют пояснений: людям зрелого возраста он знаком по занятиям лечебной физкультурой, а у молодежи в ходу словцо "флексить”» — замечает руководитель лаборатории фотоники и спинтроники проф. А.П. Пятаков, «занятно, что этот жаргонизм, одним из смыслов которого является «выставлять напоказ», довольно точно передает механизм явления: скрытый магнетизм выходит наружу, когда образец выгибается».

Флексомагнитный эффект проявляется в антиферромагнитных бислоях, то есть материалах, состоящих из двух намагниченных слоев, у которых в отсутствие деформаций один магнитный слой полностью компенсирует намагниченность другого. При изгибе верхний слой с намагниченностью «вверх» сжимается, его атомы сближаются, и магнитное взаимодействие между ними возрастает, а нижний слой, напротив, растягивается, и его намагниченность, направленная вниз, по модулю уменьшается. В результате возникает раскомпенсация магнитных моментов верхних и нижних атомов. Чем сильнее зависит намагниченность одиночного слоя от деформации и чем дальше друг от друга слои, тем сильнее эффект, а именно эти два свойства присущи двумерным магнитным материалам.

Результаты работы опубликованы в журнале Q1 Physical Review B.