Кристаллиты магнитных зарядов в искусственном спиновом стекле
Из-за большой магнитной энергии этих наноразмерных островков невозможно было до сих пор термически отжечь искусственный спиновый лед до требуемых термодинамических ансамблей; почти во всех исследованиях искусственный спиновый лед трактуется как гранулированный материал, активированный переменными полями, либо фокусируются на состоянии растущих цепочек. Эти ограничения препятствуют экспериментальному исследованию новых фаз, которые могут появляться из номинальных основных состояний нарушенных решеток. Например, предполагается, что искусственный спиновый лед со структурой типа кагомэ, в котором островки располагаются по краям гексагональной сетки, поддерживает состояния с упорядочением монопольных зарядов при энтропии ниже, чем наблюдалась прежде для трубок псевдо-льда. Здесь мы демонстрируем метод для термализации искусственного спинового льда с квадратной и кагомэ решетками с помощью нагревания выше температуры Кюри составляющих материалов. Таким образом в искусственном спиновом стекле достигается беспрецедентное упорядочение моментов. В искусственном спиновом стекле со структурой кагомэ мы наблюдаем зарождающуюся кристаллизацию магнитных зарядов, встроенных в псевдо-стекло, с кристаллитами магнитных зарядов, размер которых можно регулировать с помощью подбора постоянных решетки. Мы нашли хорошее согласие между экспериментальными данными и моделированием Монте-Карло возникающих взаимодействий заряд-заряд.
Рис.1. Решетки спинового стекла, использованного в это исследовании: (а) - квадратная решетка, (с) - решетка кагомэ. Изображения, полученные с помощью магнитного силового микроскопа: (в) - искусственное спиновое стекло с квадратной решеткой, (d) - с решеткой кагомэ. Черные и белые пятна соответствуют магнитным полюсам островков. Стрелки на (а) и (с) соответствуют магнитным моментам, выявленным с помощью соответствующих изображений. а - постоянная решетки.
Nature
500,
553–557,
(29 August 2013)
doi:10.1038/nature12399