Охлаждение меняет магнитную структуру металлического стекла

Физики из лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах ЦМН МФТИ исследовали поведение аморфных покрытий из сплава железа и гадолиния при охлаждении

Для опытов получили серию покрытий из железа и гадолиния толщиной менее 1 микрометра с разным соотношением металлов (Fe₇₅Gd₂₅, Fe₇₄Gd₂₆, Fe₆₈Gd₃₂, Fe₆₅Gd₃₅ и Fe₆₂Gd₃₈); их наносили методом магнетронного распыления. Больше всего внимания уделили образцу Fe₇₄Gd₂₆ — в нём было меньше всего примесей.

По данным о диффузном рассеянии рентгеновских лучей и термодинамическим расчётам исследователи предложили новую модель атомного строения таких стёкол: они собраны из небольших групп атомов с атомом железа или гадолиния в центре, по форме напоминающих икосаэдр.

При изучении доменной структуры выяснилось, что при охлаждении материал радикально меняет свои свойства: если при комнатной температуре средний размер магнитных доменов составлял около 0,67 микрометра, то при 23,3 кельвина он достигал 10 микрометров. Это связано с переходом материала из ферромагнитного состояния в ферримагнитное — в последнем формируются две магнитные подсистемы, направленные противоположно друг другу, но с разными по величине магнитными моментами.

Физики доказали, что можно управлять магнитным состоянием аморфных Fe-Gd-покрытий, меняя состав материала, температуру и внешнее магнитное поле. Такие материалы могут пригодиться для создания магнитокалорических систем, магнитных сенсоров и охлаждающих устройств, а также в спинтронике — области, связанной с управлением спином электронов.

Источник: Российский научный фонд