Поделиться
Ученый НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург исследовал магнитную динамику кристаллов для технологий связи 6G
Ученый НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург Михаил Просников исследовал свойства монокристаллов титаната кобальта в сверхсильных магнитных полях. Работа опубликована в журнале Physical Review B («Физическое обозрение») и в перспективе может быть использована при разработке технологий связи нового поколения — 6G. Об этом CNews сообщили представители ВШЭ.
Сегодня ученые по всему миру ищут материалы, которые могут стать основой для создания сверхмалых оптомагнитных интегральных устройств. Одними из самых перспективных физики считают антиферромагнетики — специальные соединения титана, кобальта или марганца. Колебания, которые возникают в их кристаллических решетках, имеют терагерцовую частоту, которая позволяет передавать данные с огромной скоростью.
Научный сотрудник Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург Михаил Просников совместно с коллегами из ФТИ им. А. Ф. Иоффе и лаборатории сильных магнитных полей HFML-FELIX (Университет Радбауда, Нидерланды) исследовал свойства антиферромагнетика — титаната кобальта (CoTiO₃). Цель экспериментов — изучить взаимодействие решеточной, магнитной и орбитальной динамики и зафиксировать эффект Зеемана в фононах.
«Мы использовали уникальные монокристаллы CoTiO₃, в которых сочетаются решеточная, спиновая и орбитальная динамика. Хорошо известно, что магнитное поле практически не оказывает на обычные фононы никакого влияния. Однако в некоторых возможно смешивание различных возбуждений, и тогда появляется магнитный момент. При приложении магнитного поля частота одного из фононов возрастает, а другого уменьшается. Это и есть эффект Зеемана», — Михаил Просников, научный сотрудник Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург.
Сложность экспериментов связана с уникальными условиями, доступными лишь в нескольких лабораториях мира: кристалл CoTiO₃ охлаждали до 4,2 К (–268,9 градуса Цельсия) и помещали в магнитное поле до 30 Тесла — в 600 тыс. раз сильнее земного.
«Исследования в сверхсильных магнитных полях позволяют лучше понять физику системы в отсутствие любого внешнего магнитного поля. Фундаментальная значимость работы, в первую очередь, лежит в поиске и глубоком изучении динамики новых антиферромагнитных материалов. Мы экспериментально доказали, что смешанная динамика оказалась значительно сложнее, чем считалось ранее: фононы интенсивно взаимодействуют со спин-орбитальными экситонами, что открывает возможности для управления различными подсистемами в магнетиках», — Михаил Просников, научный сотрудник Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург.
В дальнейшем исследователи планируют продолжить изучение кристаллов титаната кобальта в более слабых магнитных полях. По словам Михаила Просникова, в диапазоне около 1 Тесла были зафиксированы аномалии в решеточной динамике, требующие дополнительного анализа. В перспективе такие эксперименты могут позволить управлять свойствами антиферромагнетиков и ускорить внедрение технологий связи 6G и квантовых соединений для систем передачи и хранения информации.
Короткая ссылка
