חוקרים הציגו את "אפקט קר הטופולוגי" כדי לשפר את הזיהוי וההבנה של סקירמיונים בחומרים מגנטיים טופולוגיים, והציעו שיטות אופטיות חדשות לא הרסניות לאפיון רחב יותר. (קונספט האמן). קרדיט: twoday.co.il.com
חוקרים ממרכז השדה המגנטי הגבוה של מכוני חפיי למדע הפיזיקה של האקדמיה הסינית למדעים ואוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין הציגו לאחרונה את המושג "אפקט קר טופולוגי" (TKE). קונספט חדש זה פותח באמצעות מערכת מיקרוסקופיה של שדה מגנטי בטמפרטורה נמוכה ומערכת הדמיית מיקרוסקופיה בכוח מגנטי הזמינות במתקן הניסוי של השדה המגנטי הגבוה במצב יציב.
הממצאים, שפורסמו ב פיזיקת הטבעמחזיקים בהבטחה משמעותית לקידום ההבנה שלנו לגבי מבנים מגנטיים טופולוגיים.
איור של המערכות החומריות והתהליכים הפיזיים הקשורים לאפקט קר הטופולוגי המשוכלל. קרדיט: Hou De
מקורם בפיזיקה של החלקיקים, סקירמיונים מייצגים עירורים טופולוגיים ייחודיים המצויים בחומרים מגנטיים של חומר מעובה. למבנים אלה, המאופיינים במערבולת או בסידור דמוי טבעת של ספינים, יש תכונות לא טריוויאליות שהופכות אותם למועמדים פוטנציאליים לדור הבא של אחסון מגנטי והתקני לוגיקה. עם זאת, גילוי סקירמיונים הסתמך באופן מסורתי על אפקט ההול הטופולוגי (THE), אשר מוגבל למערכות מתכתיות. עם התחום המתרחב של חומרים מגנטיים טופולוגיים, יש צורך דחוף בטכניקות אפיון החלות על מגוון רחב יותר של מערכות, כולל סקירמיונים לא מתכתיים.
גילוי של חומרים מגנטיים חדשים
בהתבסס על גילוי חומרים פרומגנטיים דו מימדיים בשנת 2017, צוות המחקר חזה סוג חדש של חומרים כאלה, CrMX6 (M=Mn, V; X=I, Br), המציגים מצבים אלקטרוניים טופולוגיים לא טריוויאליים.
במחקר זה, הצוות סינתז בהצלחה CrVI דו מימדי באיכות גבוהה6 גבישים בודדים וערכו מדידות מדוייקות של אפקט Kerr (MOKE) במיקרו-אזור מגנטו-אופטי. למרבה הפלא, לולאת ההיסטרזיס של MOKE חשפה בולטות ייחודיות בצורת 'אוזן חתול' בטווחי עובי ספציפיים ומרווחי טמפרטורות, הדומים לאפקט הטופולוגי החשמלי של Hall שנצפה במערכות סקירמיונים מגנטיים.
ניתוח תיאורטי נוסף גילה שהדו-קיום של אטומי Cr ו-V שובר את סימטריית ההיפוך המרכזית, חילופי Dzyaloshinskii-Moriya (DM) החזקים המובילים ליצירת מבנים מגנטיים טופולוגיים – סקירמיונים. הדמיות דינמיקה מגנטית בקנה מידה אטומי וחישובים תיאורטיים חשפו את הפיזור של אלקטרונים מוליכים על ידי 'מטען טופולוגי' של סקירמיונים מתחת לשדה פוטו-אלקטרי, והבהירו את המנגנון המיקרוסקופי מאחורי האות האופטי של קר במהלך היפוך המגנטיזציה.
בהתבסס על ממצאים אלה, צוות המחקר הציע תוכנית חדשה לזיהוי לא הרסני של מבנים מגנטיים טופולוגיים תוך שימוש בשיטות אופטיות, תוך מינוף שדות פוטו-אלקטריים מתחלפים וספקטרוסקופיה של שדה מגנטי גבוה.
תכנית זו מציעה זיהוי מרחבי ללא מגע של סקירמיונים ועירורים טופולוגיים אחרים, מספקת תובנות חשובות לגבי המנגנונים המיקרוסקופיים שלהם ומרחיבה את טווח היישומים שלהם, על פי הצוות.
