В работе, опубликованной журналом Naturе Communications, исследователи из Берклиевской и Ливерморской национальных лабораторий и ряда ведущих университетов США показали, что антимонид урана (USb₂) близок к известному до сих пор главным образом теоретически магниту, базирующемуся на синглетных состояниях.

Как отмечает первый автор статьи, Линь Мяо (Lin Miao) из Нью-Йоркского университета, последние пару десятилетий антимонид урана был загадкой для учёных – способы взаимодействия магнетизма и электричества внутри этого материала начинают обретать смысл только если причислить его к принципиально новым магнетикам.

Обычный магнит состоит из множества мельчайших постоянных магнитов – магнитных моментов или доменов – ориентированных одинаково и вместе создающих магнитное поле.

Примерно полвека назад была сформулирована революционная мысль, что материал, не имеющий постоянных магнитных моментов, может тем не менее быть магнитом. Такую возможность обеспечивают временные магнитные моменты, так называемые спиновые экситоны.

Эти квазичастицы при определённых условиях появляются в результате столкновения электронов. Существуют такие синглетные состояния недолго, но если их много, они способны стабилизировать друг друга и способствовать появлению новых спиновых экситонов.

В 70-х годах прошлого века было найдено несколько кандидатов в синглетные магниты, но их было трудно изучать, так как они могли стабильно намагничиваться только при очень низких температурах.

Антимонид урана оказался в этом смысле более удобным объектом для исследования. Используя методы нейтронного рассеяния и рентгеновской дифракции в сочетании с компьютерной симуляцией, учёные нашли, что USb2 обладает свойствами, ключевыми для синглетного магнетизма, и в частности квантовомеханической характеристикой hundness, определяющей генерирование электронами магнитных моментов.

Обнаружение первого надёжно идентифицированного образца магнита нового типа открывает перспективы дальнейшего совершенствования технологий магнитного хранения цифровой информации.