Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали новый вычислительный метод для точного моделирования хиральных гелимагнетиков — магнитных молекул со спиральными спиновыми структурами. Эти структуры, наблюдаемые более 40 лет, оставались загадкой из-за сложности их предсказания. Работа, опубликованная в журнале Advanced Functional Materials, открывает новые возможности для создания электроники следующего поколения.
Команда под руководством профессора Кесонга Янга использовала квантово-механические расчеты, чтобы определить, как изменение спинового вращения между атомными слоями влияет на общую энергию системы. Вместо моделирования всей системы в крупном масштабе они сосредоточились на оптимизации конфигураций спинов в небольшой суперячейке, что позволило получить высокоточные результаты.
Метод был протестирован на хиральных гелимагнетиках, содержащих хром. Исследователи успешно предсказали три ключевых параметра: вектор волны спирали, период спирали и критическое магнитное поле, необходимое для изменения структуры. «Теперь мы можем точно моделировать эти сложные спиновые структуры, что открывает путь к разработке новых материалов», — отметил Янг.
Иллюстрация того, как вращение спина изменяет общую энергию гелимагнитной системы. Фото: Лаборатория Кесонг Янг
Дополнительная информация: Yun Chen et al, First‐Principles Approach for Predicting Chiral Helimagnetism, Advanced Functional Materials (2025). DOI: 10.1002/adfm.202501665
Источник: Scientists unravel spiraling secrets of magnetic materials for next-generation electronics