Физики обнаружили металлический альтермагнит с расщеплением спиновой d-волны при комнатной температуре

Физические исследования традиционно сосредоточены на ферромагнетизме и антиферромагнетизме, однако недавно был открыт новый вид магнетизма — альтермагнетизм. Он характеризуется нарушением симметрии времени и наличием расщепленных зонных структур в материалах с нулевой суммарной намагниченностью. Исследователи из Китайской академии наук обнаружили новый материал KV₂Se₂O, проявляющий альтермагнетизм при комнатной температуре, что открывает перспективы для спинтронных устройств.

КV₂Sе₂О принадлежит к широкому семейству соединений, содержащих [T₂Q₂O]^2- слои, где T обозначает 3d переходный металл, а Q представляет S, Se, As, Sb или Bi», — сказал Тянь Цянь, один из авторов статьи. «Это семейство демонстрирует множество явлений твёрдых тел, включая сверхпроводимость, изолятор Мотта, волны зарядовой и спиновой плотности (CDW/SDW)».

Первоначальной целью недавнего исследования Цяня и его коллег было дальнейшее изучение происхождения нетрадиционной сверхпроводимости KV₂Sе₂O, которое, как известно, связано с переходом, подобным SDW, при температурах около 100 К. И хотя они не обнаружили сверхпроводимости в материале, они обнаружили, что его зонная структура демонстрирует альтермагнитное спиновое расщепление с температурой магнитного упорядочения, значительно превышающей комнатную температуру.

Альтермагнетизм KV₂Se₂O связан с переходами, подобными спиновой плотности, и его изучение может помочь в понимании нетрадиционной сверхпроводимости. Исследователи синтезировали высококачественные монокристаллы и провели множество измерений, включая ЯМР и ARPES. Результаты показали дальний магнитный порядок с антипараллельными спинами и металлическую электронную структуру.

a) Кристаллическая структура и магнитная структура KV₂Se₂O. b) Вид сверху на плоскость V₂O, где противоположноспиновые V – подрешетки соединены операцией [C₂||C_4z]. c) График интенсивности ARPES, показывающий дисперсию полос вдоль Γ-X-M-Γ. Пунктирные кривые – рассчитанные полосы. d) График интенсивности ARPES на уровне Ферми, показывающий поверхности Ферми в плоскости k_x-k_y. e) Рассчитанные спиновые поверхности Ферми в плоскости k_z = 0. f,g) Момент-зависимые спиновые поляризации вдоль среза 1 (f) и среза 2 (g). Изображение: Jiang et al. (Nature Physics, 2025).

«Наше будущее исследование направлено на изучение новой физики, возникающей в результате взаимодействия между альтермагнетизмом и другими квантовыми состояниями материи», — добавил Цянь.

Например, плоскость V₂O имеет анти-CuO₂ структуру, что делает d-волновой альтермагнетик KV₂Se₂O структурно совместимым с d-волновыми купратными сверхпроводниками. Такая совместимость открывает новые возможности для исследования физики межфазных связей между нетрадиционными сверхпроводниками и альтермагнетиками.

Дополнительная информация: Bei Jiang et al, A metallic room-temperature d-wave altermagnet, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02822-y

Источник: Physicists uncover a metallic altermagnet with d-wave spin splitting at room temperature