Un groupe global de chercheurs a créé un état de magnon mixte dans un matériau de pérovskite hybride organique en utilisant l’interaction Dzyaloshinskii-Moriya (DMI). Le matériau résultant a le potentiel de traiter et de stocker des informations informatiques quantiques. Les travaux élargissent également le nombre de matériaux potentiels pouvant être utilisés pour créer des systèmes magnoniques hybrides.
Dans les matériaux magnétiques, des quasi-particules appelées magnons dirigent le spin des électrons dans le matériau. Il existe deux sorts de magnons – optiques et acoustiques – qui se réfèrent à la direction de leur rotation.
“Normalement, deux modes magnon ne peuvent pas générer un état de spin mixte en raison de leurs symétries différentes”, explique Sunshine. “Mais en exploitant le DMI, nous avons découvert une pérovskite hybride avec un état de magnon mixte.” Sunshine est également un auteur correspondant de la recherche.
Les chercheurs y sont parvenus en ajoutant un cation organique au matériau, ce qui a créé une conversation particulière appelée DMI. En bref, le DMI brise la symétrie du matériau, permettant aux spins de se mélanger.
L’équipe a utilisé une pérovskite hybride organique-inorganique magnétique à foundation de cuivre, qui a une composition octaédrique exclusive. Ces octaèdres peuvent s’incliner et se déformer de différentes manières. L’ajout d’un cation organique au matériau brise la symétrie, créant des angles dans le matériau qui permettent aux différents modes de magnon de se coupler et aux spins de se mélanger.
“Au-delà des implications quantiques, c’est la première fois que nous observons une symétrie brisée dans une pérovskite hybride organique-inorganique”, déclare Andrew Comstock, assistant de recherche diplômé de NC Point out et leading auteur de la recherche.
“Nous avons constaté que le DMI permet le couplage magnon dans les matériaux pérovskites hybrides à base de cuivre avec les exigences de symétrie correctes”, déclare Comstock. “L’ajout de différents cations crée des effets différents. Ce travail ouvre vraiment des moyens de créer un couplage magnon à partir de nombreux matériaux différents – et l’étude des effets dynamiques de ce matériau peut également nous apprendre une nouvelle physique.”
Le travail apparaît dans Nature Communications et a été principalement soutenu par le Centre for Hybrid Organic and natural Inorganic Semiconductors for Electricity (CHOISE) du Département américain de l’énergie. Chung-Tao Chou du Massachusetts Institute of Technological innovation est le co-premier auteur de l’ouvrage. Luqiao Liu du MIT, et Matthew Beard et Haipeng Lu du Nationwide Renewable Vitality Laboratory sont co-auteurs correspondants de la recherche.