Физики из США и Китая впервые экспериментально доказали существование квантового спин-жидкостного состояния — новой формы магнетизма, предсказанной почти 50 лет назад. Эта смесь ферромагнетизма и антиферромагнетизма может привести к инновациям в квантовых компьютерах и сверхпроводниках.
В ферромагнетиках электроны атомов имеют одинаковую ориентацию спина, создавая магнитное поле. В антиферромагнетиках спины соседних электронов противоположны, и материал не обладает макроскопической намагниченностью.
Специалисты обнаружили в двумерном кристаллическом материале — иодиде никеля (NiI2) — новый тип магнетизма, сочетающий черты ферро- и антиферромагнетизма. Электроны в этом материале имеют предпочтительную ориентацию спина, но равные популяции противоположных спинов компенсируют друг друга.
Уникальность NiI2 в том, что спины образуют хиральные спиральные конфигурации, которые можно переключать электрическим полем. Это открывает перспективы для спинтроники — альтернативной электроники, где данные записываются в форме спина электрона. Такой подход позволяет хранить больше данных на меньшем пространстве с меньшими затратами энергии.
«Мы показали, что этой новой формой магнетизма можно управлять электрически», — говорит Сун Цянь из Лаборатории материаловедения. Это открытие может привести к созданию сверхбыстрых, компактных и энергоэффективных устройств магнитной памяти.