Российские физики предложили модель «вывернутого закрученного зонтика» для описания магнитной подсистемы в безводном нитрате кобальта. По словам ученых, если их предположение подтвердится в дальнейших экспериментах, это будет первый пример подобного экзотического строения магнитной подсистемы, известный науке.

Статья опубликована в журнале Physical Review B.

В классических «трехмерных» магнитных материалах при какой-то температуре (чаще всего низкой) наступает трехмерный дальний магнитный порядок. У ферромагнетиков все магнитные моменты становятся направленными в одну сторону, их сумма может быть очень большой, из-за чего они могут притягиваться друг к другу и к металлическим предметам. У антиферромагнетиков магнитные моменты ионов направлены противоположно друг другу, их сумма дает ноль. У ферримагнетиков разные ионы обладают разным магнитным моментом, так, что их сумма в итоге не нулевая (поэтому они, как и ферромагнетики, притягивают металлические предметы вроде железного гвоздя).

Но если размерность магнитной подсистемы понижена до 2D, 1D или 0D (например, магнитные ионы в веществе выстроены в цепочку, плоскость или отдельные кластеры), такое вещество может проявлять необычные магнитные свойства, сильно отличающиеся от «трехмерных» магнитных систем. Следует отметить, что речь идет не о тонких пленках или наночастицах магнетиков, а об объемных кристаллах или порошках. Низкую размерность в этих веществах имеет именно магнитная подсистема — узор из магнитных ионов.

Одни из таких необычных магнитных веществ — спиновые жидкости — были найдены как раз среди соединений с низкоразмерной магнитной подсистемой. Изучая низкоразмерные магнетики, ученые пытаются разобраться, как устроен магнетизм в твердых телах, а также найти вещества, которые могли бы иметь полезные применения (например, новые спиновые жидкости).

Как раз такими задачами занимается группа ученых из МГУ имени М.В. Ломоносова и НИТУ МИСиС под руководством Александра Васильева (Alexander Vasiliev) — в новой работе физики решили изучить, как ведет себя нитрат кобальта при разных магнитных полях и температурах.