«Среди различных материалов особенно интересны гелимагнетики, потому что они проявляют хиральность посредством своей магнитной структуры, — говорит Алекс Хиро Майо из Университета Тохоку (Япония). — Однако основная трудность в использовании этих материалов для хранения информации заключается в том, как эффективно считывать их хиральность».

Одно из возможных решений этой проблемы основано на необычном эффекте невзаимного электронного транспорта, когда электричество в одном направлении течет легче, чем в другом. Такой односторонний поток непосредственно отражает хиральность материала и может служить способом считывания магнитной информации, пишет Science Daily.

«Если мы сможем найти способ безошибочно использовать хиральность для хранения данных, откроется новая эры устройств хранения информации. Однако микроскопический механизм эффекта выпрямления в хиральных магнитах еще не до конца понятен. Раскрытие этого механизма имеет большое значение для определения принципов дизайна материалов, которые обеспечивают эффективное обнаружение хиральности и повышенную производительность считывания», — объясняет Майо.

Исследование ученых из Японии и Великобритании устраняет этот пробел в знаниях, сосредоточивая внимание на уникальном квантовом материале — α-EuP3 —гелимагнетике, в котором локальные магнитные моменты атомов европия (Eu) создают хиральную магнитную текстуру. Управляя магнитной структурой с помощью внешних магнитных полей, ученые манипулировали электронным поведением материала, чтобы выявить микроскопические причины невзаимного транспорта.

В отличие от обычных металлов со сложной «электронной зонной структурой», которая определяет, как электроны движутся внутри материала, α-EuP3 имеет более простой электронный ландшафт, что делает его идеальной платформой для выявления прямой связи между магнетизмом и транспортом электронов. Изменяя магнитное состояние материала между хиральной и ахиральной фазами, исследователи наблюдали сильный эффект выпрямления в хиральной фазе, который полностью исчез, как только магнитное состояние перешло в ахиральную фазу.

Объединив экспериментальные результаты с теоретическими расчетами, они продемонстрировали, что «магнитное вращение» в хиральной фазе напрямую вызывает асимметрию электронной зоны, которая, в свою очередь, запускает односторонний электрический поток.

Работа ученых проливает свет на важный механизм управления электронным транспортом на микроскопическом уровне при помощи магнитной хиральности. И открывает возможности создания новых функциональных квантовых материалов и электронных устройств следующего поколения.

Команда ученых из Германии и Великобритании нашла недавно способ придавать нехиральным кристаллам свойство хиральности, воздействовав на них светом.