Физики обнаружили, что в скрученном под малыми углами трииодиде хрома могут одновременно существовать как ферромагнитные, так и антиферромагнитные домены. Более того, в случае двойного трислоя эти домены демонстрируют слегка искаженный муаровый порядок, который предсказывает теория.

Исследование опубликовано в Science.

Свойства кристаллов во многом объясняются тем, как именно расположены атомы в решетке. Меняя их структуру, физики научились управлять ими в широком диапазоне, доходя порой до создания новых состояний вещества. В качестве примера можно привести муаровы сверхрешетки, которые можно получить, укладывая друг на друга два кристаллических слоя с различными периодами, либо под углом друг к другу. Такой подход позволил обнаружить ряд корреляционных и топологических явлений в графене и дихалькогенидах переходных металлов.

Если электрические свойства муаровых сверхрешеток показали большую гибкость, то при управлении и исследовании их магнитных свойств возник ряд трудностей. Во-первых, материалы, которые демонстрируют магнетизм в монослойном виде, в большинстве случаев требуют вакуума либо инертной атмосферы. Во-вторых, энергетический баланс ограничивает возможные магнитные сверхрешетки только большими доменами, что эквивалентно режиму малого угла между слоями. Это, в свою очередь, может приводить к перестройке решеток отдельных слоев и, как следствие, к разупорядочиванию сверхрешетки. Наконец, для исследования магнитных структур в таких средах необходим сканирующий зонд с высоким пространственным разрешением, достаточной магнитной чувствительностью и низким обратным действием зонда на образец.

Тяньчэн Сун (Tiancheng Song) из Вашингтонского университета с коллегами из Германии, США и Японии смогли преодолеть указанные трудности и увидеть магнитный муаровый порядок в скрученном трииодиде хрома.