跳动城乡网奥格斯堡大学的物理学家通过低温下的电学测量成功地区分了具有相似磁化强度但旋转方向相反的手征级。这与复杂磁体的基础研究和磁数据存储的可能应用相关。研究结果发表在《自然·物理学》杂志上。
电流和磁力直接相互关联：载流电缆产生圆形磁场，反之亦然，磁场使带电粒子偏转垂直于电流和场方向。后一种现象被称为“霍尔效应”，以纪念其发明者埃德温·霍尔。
霍尔效应用于探测金属的电学和磁学特性。“正常霍尔效应”使我们能够确定电荷载流子的浓度及其迁移率，而磁体中出现了标记为“异常霍尔效应”的额外贡献。
奥格斯堡大学物理研究所现已发现反常霍尔效应可以揭示隐藏的对称性。“尽管磁化强度相等，但两种状态显示出明显不同的异常霍尔信号，这是一个令人惊讶且引人注目的观察结果，”实验物理学教授菲利普·格根沃特解释道。
左右循环磁图
这项研究是用磁性金属HoAgGe进行的，这种金属具有特殊的磁性，是由Gegenwart教授团队在四年前发现的。该材料具有钬原子的原子电子自旋的三角形结构。
由于不可能同时满足每个三角形上的所有成对相互作用，因此会出现磁挫状态。它的特点是每个三角形有几个能量简并构型，被称为Kagome旋转冰。旋转位于共享角三角形的边缘，类似于编织的日本“Kagome”篮子。适用于水冰的类似规则决定了磁矩的可能配置。
与普通磁铁不同，戈薇旋转冰中的磁矩不是沿着一个方向排列的，而是遵循复杂的手性模式，即具有不同的旋转方向。它们是在低温下施加的磁场中产生的，并具有1/3和2/3值的分数化磁化平台。上图显示了其中两个具有相似能量和各1/3饱和磁化强度的图案。
数据存储的可能应用
奥格斯堡大学研究小组的研究系统地调查和分析了低温下的反常霍尔效应。令人惊讶的是，对于1/3磁化强度的两种模式，发现了不同的反常霍尔效应值，如上图中的和黑色曲线所示。
数据建模揭示了潜在的独特隐藏对称性：将一种模式转换为另一种模式需要180°旋转和扭曲反转的组合。尽管两种不同图案的能量和磁化强度相似，但从两种不同图案散射的传导电子导致其波函数的相位曲率不同，这导致反常霍尔效应的差异。
更一般地说，这一观察表明了测量受磁金属中的反常霍尔效应以及通过电测量揭示隐藏的对称性和状态的新潜力。“这对于最小原子尺度的永磁数据存储来说也可能很有趣，”Gegenwart说。然而，这需要对这些图案的旋转方向进行本地寻址和选择性切换。
