02.06.2009
Pressure-induced magnetic transition in manganite (La0.75Ca0.25MnO3). Yang Ding et al. Physical Review Letters, 12 June 2009.
На рис.: Структурные модели для магнитного порядка F- и A-типа в манганите при воздействии давления. Стрелки в орбиталях показывают направление спина электрона.
Музыкальные плейеры в наших карманах появились благодаря открытию гигантского магниторезистивного эффекта. Ученые надеются «приручить» и в тысячу раз более мощный «колоссальный магниторезистивный эффект» (CMR), который способен произвести революцию в компьютерной технологии. Однако им предстоит решить непростую задачу – понять это явление и научиться управлять запутанными связями между электрической проводимостью и намагниченностью, к примеру, в манганите, где и был обнаружен эффект. Как будет вести себя этот материал в условиях высокого давления? На этот вопрос попытались ответить ученые под руководством Янь Диня (Yang Ding) из Института Карнеги (the Carnegie Institution’s High Pressure Synergetic Center - HPSync). Для изучения магнитных свойств манганита, одной из форм оксида марганца, они использовали метод рентгеновского магнитного кругового дихроизма (XMCD) на фотонном источнике Аргоннской лаборатории (the Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory in Illinois. XMCD при высоком давлении – это сравнительно недавно разработанный метод, когда магнитное состояние вещества при давлении во много сотен тысяч атмосфер изучают с помощью сильно поляризованных рентгеновских лучей.
Составы из манганитов после открытия CMR уже использовали в качестве магнитных туннельных соединений в магнитной памяти (MRAM). Однако пока не создано теории, которая могла бы полностью объяснить физические процессы в манганитах, в том числе, CMR-эффект. Помимо обменных взаимодействий на их магнитные свойства оказывают влияние внешние факторы, такие как температура, давление, магнитное поле и химическое легирование. Давление приводит к изменению параметров решетки и, как следствие, изменениям в электронной структуре. Подобные эксперименты позволяют получать ценные сведения практически о любых магнитных материалах.
Ученые обнаружили, что при давлении, в 230 тысяч раз превышающем атмосферное, манганиты испытывают переход, при котором магнитный порядок изменяется с ферромагнитного на антиферромагнитный. Этот переход, сопровождаемый неоднородной структурной деформацией, называется эффектом Яна-Теллера.
«Интересно наблюдать, как всестороннее сжатие приводит к неоднородным структурным изменениям в манганите, которых не предсказывает теория.
«Наши результаты говорят о том, что даже в обычных условиях манганит может иметь две разные магнитные фазы на нанометровом масштабе, когда давление приводит к замене ферромагнитного порядка на антиферромагнитный. Манганиты сыграют важную роль в ключевой задаче нанотехнологий - манипулировании фазовым разделением на наномасштабе», - считает физик из Аргоннской лаборатории Даниэль Хаскел (Daniel Haskel).
«Работа раскрывает интересные новые явления, возникающие при взаимодействии между зарядом, спином, орбиталью и решеткой в строго связанной электронной системе, и показывает роль давления при изучении намагниченности», - подытожил директор Геофизической лаборатории Института Карнеги Хо-кван Мао (Ho-kwang Mao).
http://www.ciw.edu/news/colossal_magnetic_effect_under_pressure
