Японские исследователи впервые создали теоретическую модель, объясняющую аномальное поведение квантовых металлов кагоме. Эти материалы с уникальной «корзиночной» атомной решеткой демонстрировали сильный диодный эффект – способность проводить ток легче в одном направлении, – который удавалось переключать слабым магнитным полем, но причина этого долго оставалась загадкой.
Учёные выяснили, что при экстремально низких температурах (~-190 °C) в металлах кагоме возникают сложные квантовые состояния: электроны образуют циркулирующие петлевые токи и волнообразные структуры. Слабое магнитное поле меняет направление этих токов, что и переключает предпочтительное направление тока в материале.
Ключевое открытие – обнаружение роли квантово-геометрических эффектов, которые усиливают переключение примерно в 100 раз. Сочетание кристаллической структуры и электронного поведения создаёт встроенный «усилитель» и приводит к спонтанному нарушению симметрии – редкому явлению, объясняющему мощность эффекта.
Это прорыв стал возможен благодаря появлению самих металлов кагоме (открыты в 2020 году), новых теорий и исследовательского оборудования. Данное фундаментальное понимание открывает путь к созданию новых устройств магнитной памяти и сверхчувствительных датчиков на основе квантового управления.
Постоянные наноразмерные петлевые электрические токи в металлах кагоме. Источник: Кано Окада, Университет Нагои.
Дополнительная информация: Rina Tazai et al, Quantum metric–induced giant and reversible nonreciprocal transport phenomena in chiral loop-current phases of kagome metals,
Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2503645122
Источник: https://phys.org/news/2025-09-physicists-mystery-loop-current-kagome.html