Guillaume Rolland
Une équipe du Ames Nationwide Laboratory a mené une enquête approfondie sur le magnétisme de TbMn6Sn6, un aimant topologique en couches de Kagome. Ils ont été surpris de constater que la réorientation du spin magnétique dans TbMn6Sn6 se produit en générant un nombre croissant d’ions magnétiquement isotropes à mesure que la température augmente.
Rob McQueeney, scientifique au Ames Lab et chef de projet, a expliqué que TbMn6Sn6 contient deux ions magnétiques différents dans le matériau, le terbium et le manganèse. La way des moments de manganèse contrôle l’état topologique, “Mais c’est le moment de terbium qui détermine la course vers laquelle pointe le manganèse”, a-t-il déclaré. “L’idée est que vous avez ces deux espèces magnétiques et c’est la combinaison de leurs interactions qui contrôle la way du instant.”
Dans ce matériau en couches, il y a une transition de period magnétique qui se produit lorsque la température augmente. Au cours de cette transition de phase, les moments magnétiques passent d’un pointage perpendiculaire à la couche de Kagome, ou uniaxial, à un pointage à l’intérieur de la couche, ou planaire. Cette transition s’appelle une réorientation de spin.
McQueeney a expliqué que dans les métaux de Kagome, la course du spin contrôle les propriétés des électrons topologiques ou de Dirac. Les électrons de Dirac se produisent là où les bandes magnétiques se touchent en un issue. Cependant, l’ordre magnétique provoque un espacement aux factors où les bandes se touchent. Cet espacement stabilise l’état topologique de l’isolant de Chern. “Vous pouvez donc passer d’un semi-métal de Dirac à un isolant de Chern simplement en tournant la way du instant”, a-t-il déclaré.
Dans le cadre de leur enquête sur TbMn6Sn6, l’équipe a réalisé des expériences de diffusion inélastique des neutrons à la supply de neutrons de spallation pour comprendre remark les interactions magnétiques dans le matériau entraînent la transition de réorientation du spin. McQueeney a déclaré que le terbium veut être uniaxial à basse température, tandis que le manganèse est prepare, donc ils sont en désaccord.
Selon McQueeney, le comportement à des températures très basses ou très élevées est conforme aux attentes. À basse température, le terbium est uniaxial (avec des orbitales électroniques en forme d’ellipsoïde). À haute température, le terbium est magnétiquement isotrope (avec une forme orbitale sphérique), ce qui permet au Mn planaire de déterminer la path globale du second. L’équipe a supposé que chaque orbitale de terbium se déformerait progressivement d’ellipsoïdale à sphérique. Au lieu de cela, ils ont découvert que les deux kinds de terbium existent à des températures intermédiaires, mais la population de terbium sphérique augmente à mesure que la température augmente.
“Donc, ce que nous avons fait, c’est que nous avons déterminé comment les excitations magnétiques évoluent de cet état uniaxial à cet état approach facile en fonction de la température. Et l’hypothèse de longue day sur la façon dont cela se produit est correcte”, a déclaré McQueeney. “Mais la nuance est que vous ne pouvez pas traiter chaque terbium comme étant exactement le même sur une certaine échelle de temps. Chaque web site de terbium peut exister dans deux états quantiques, uniaxial ou isotrope, et si je regarde un internet site, c’est soit dans un état ou l’autre à un minute donné. La probabilité qu’il soit uniaxial ou isotrope dépend de la température. Nous appelons cela un alliage quantique binaire orbital.
