НИУ ВШЭ: изучены свойства титаната кобальта в сверхсильных магнитных полях

Высшая школа экономики - Петербургский учёный Михаил Просников исследовал свойства монокристаллов титаната кобальта в сверхсильных магнитных полях. Работа опубликована в журнале Physical Review B и в будущем может быть использована при разработке технологий связи следующего поколения — 6G. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе учебного заведения.

Михаил Просников, научный сотрудник Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ - Санкт-Петербург, вместе с коллегами из Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе и Лаборатории сильных магнитных полей HFML-FELIX (Университет Радбауд, Нидерланды) исследовал антиферромагнетик - титанат кобальта (CoTiO₃). Основной целью было изучение взаимодействия различных типов колебаний в кристалле и обнаружение так называемого эффекта Зеемана в фононах.

Фононы — это квазичастицы, которые описывают колебания атомов в кристаллической решетке. Обычно магнитное поле на них почти не действует. Однако в ряде случаев они могут взаимодействовать с другими возбуждениями и приобретать магнитные свойства.

"Мы использовали уникальные монокристаллы CoTiO₃, сочетающие в себе решеточную, спиновую и орбитальную динамику. Хорошо известно, что магнитное поле практически не влияет на обычные фононы. Однако в некоторых возможно смешивание различных возбуждений, и тогда появляется магнитный момент. При приложении магнитного поля частота одного из фононов увеличивается, а другого уменьшается. Это эффект Зеемана", - пояснил Михаил Просников, научный сотрудник Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники Высшей школы экономики в Санкт-Петербурге.

Эксперименты проводились в экстремальных условиях: кристалл охлаждали до 4,2 К (-268,9 °С) и помещали в магнитное поле силой до 30 Тесла — это примерно в 600 тысяч раз сильнее магнитного поля Земли.

"Исследования в сверхсильных магнитных полях позволяют лучше понять физику системы в отсутствие какого-либо внешнего магнитного поля. "Мы экспериментально показали, что фононы интенсивно взаимодействуют со спин-орбитальными экситонами, и эта динамика оказалась гораздо более сложной, чем считалось ранее", - добавил ученый.

Полученные результаты важны для фундаментальной физики, но могут найти и практическое применение. Управление взаимодействием различных возбуждений в таких материалах открывает путь к созданию новых элементов передачи и хранения информации.

В будущем исследователи планируют изучить поведение материала в более слабых магнитных полях. Уже обнаружены аномалии в диапазоне около 1 Тесла, которые требуют дополнительного анализа. В будущем это может приблизить создание технологий связи шестого поколения и систем квантовой обработки данных.

Ранее Россия совершила прорыв в развитии систем связи 6G.