Объединенная группа томских участников проекта – ученых ИФПМ СО РАН и ТГУ (слева направо): Сергей Еремеев, Игорь Русинов, Михаил Отроков, Александра Вязовская, Юрий Коротеев и Владимир Кузнецов (фото с сайта ТГУ)

Новое тысячелетие – это время качественно новых научных прорывов, которые делают реальным то, что раньше могло существовать только на страницах фантастических романов. Весомый вклад в один из таких прорывов внесли ученые из ИФПМ СО РАН Сергей Еремеев и Юрий Коротеев. Речь – об открытии удивительного материала, совмещающего в себе свойства топологического изолятора и антиферромагнетика, о котором сообщил журнал Nature. Формула этого соединения – MnBi2Te4.

Первый антиферромагнитный типологический изолятор был открыт международной группой физиков и химиков, представляющих 22 научные организации из восьми стран мира (Испании, Германии, Австрии, Японии, Италии, США, России и Азербайджана). Руководителем проекта являлся также выходец из ИФПМ СО РАН, работавший в институте с момента его основания, а теперь профессор Университета Страны Басков в испанском Сан-Себастьяне Евгений Чулков.

Этот материал был сначала предсказан теоретически. Группа теоретиков из Сан-Себастьяна (Испания) и Томска (ИФПМ и ТГУ) выполнили детальные расчеты электронных, магнитных и топологических свойств нового материала.

– В нашей научной группе уже был накоплен значительный опыт исследований электронной структуры как топологических, так и магнитных материалов, – говорит ведущий научный сотрудник лаборатории физики поверхностных явлений ИФПМ СО РАН Сергей Еремеев. – Это позволило коллективу быстро войти в проблему и в конечном итоге привело к пониманию и осознанию того, какие материалы и как нужно исследовать. Ученые из Баку и Дрездена независимо друг от друга разработали методики выращивания монокристаллов данного соединения и получили образцы. Группы физиков из Санкт-Петербурга и Вюрцбурга провели фотоэмиссионные измерения и исследования магнитных свойств этих образцов. В процессе исследования свойств нового материала привлекались и другие теоретические и экспериментальные группы.

Монокристалл теллурида марганца и висмута, синтезированный в лабораторных условиях в Дрездене (фото с сайта new-science.ru)

Еще на этапе подготовки статьи в Nature создание такого кристалла совершило настоящий переворот во многих отраслях научного знания. Как подчеркнул Сергей Владимирович, в ближайшие годы одним из самых востребованных станут исследования, связанные с изучением возможности применения соединения, а следовательно, и нового класса материалов в самых разных сферах. Новый материал представляет собой полигон для изучения большого числа интереснейших эффектов: от возможности наблюдения нескольких типов эффекта Холла, представляющих интерес как для фундаментальных, так и для прикладных исследований, до реализации таких экзотических ­квазичастиц, как фермионы Майораны. Последние, как считается, являются краеугольным камнем квантовых вычислений. На сегодняшний день уже имеются патенты концепций устройств на основе магнитных топологических изоляторов. Ферромагнитные топологические изоляторы можно использовать для создания оптических модуляторов, датчиков магнитного поля и элементов памяти.

Интересно, что уже препринт статьи был процитирован более 60 раз, и сейчас материалы на основе нового соединения изучаются в десятках исследовательских центров по всему миру.

Автор: Иван Акимов

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

9 + 1 =