Учёные из МФТИ и других институтов обнаружили необычные явления в кристалле гексаборида церия, CeB₆. Эксперимент по электронному парамагнитному резонансу (ЭПР) подтвердил, что этот материал является «исключением среди исключений» и не может быть описан существующими моделями и общепринятыми теориями. Результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.
Подобные экспериментальные открытия являются «проверкой на прочность» для научных теорий. В такой ситуации фундаментальный результат гораздо важнее поиска каких-либо новых практических применений данного материала, сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию Planet Today.
Сильно коррелированный металл CeB₆ изучают уже более сорока лет, и он не устаёт удивлять исследователей. Для объяснения аномалий его физических свойств разработано множество теорий, однако, как оказалось, они не позволяют предсказать результаты ЭПР-экспериментов. Возможно, теории динамических магнитных свойств сильно коррелированных систем (в таких системах имеет место существенное взаимодействие между электронами) необходимы принципиальные доработки, которые бы объяснили исключительное поведение гексаборида церия.
Вставка:
ЭПР-спектрометрия позволяет исследовать образцы, содержащие частицы с неспаренными спинами — электроны, радикалы. На образец, помещённый в постоянное магнитное поле, воздействуют СВЧ-излучением. Полученный спектр позволяет судить о химическом строении и свойствах вещества. Анализ формы линии ЭПР и абсолютная калибровка спектров в единицах магнитной проницаемости позволяют найти g-фактор (гиромагнитное отношение), ширину линии (время спиновой релаксации) и осциллирующую намагниченность или динамическую магнитную восприимчивость.
Ранее авторами статьи было экспериментально обнаружено явление электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в CeB₆. Исследователи разработали уникальную методику ЭПР-эксперимента, позволяющую «увидеть» сигнал ЭПР в образцах, подобных CeB₆, ведь в стандартном ЭПР-спектрометре наблюдение сигнала от сильно коррелированных металлов или невозможно, или существенно затруднено.

Рис. 1. Схема эксперимента. 1. Гексаборид церия со сложной магнитной структурой. 2. Часть прибора — микроволновый резонатор, в который помещается образец. 3. Вид резонансной кривой в эксперименте ЭПР.
Результаты эксперимента удивили исследователей: во-первых, измеренная осциллирующая намагниченность вдоль одного из кристаллографических направлений ([100]), которая в теории должна быть частью суммарной намагниченности, оказалась больше целого. По словам учёных, «на пальцах» это явление можно объяснить дополнительными взаимодействиями между свободными электронами и электронами магнитных оболочек церия, однако пока это лишь качественное объяснение, которое должно быть подтверждено теоретическими расчётами.
Другим удивительным результатом оказалось совпадение угловой зависимости ширины спектральной линии и сопротивления в магнитном поле (в эксперименте варьировался угол между направлением магнитного поля и осями кристалла). Казалось бы, эти величины имеют совершенно различную физическую природу и нельзя ожидать такого соответствия. Авторы статьи предлагают следующее объяснение: так как ширина линии в основном определяется спиновыми флуктуациями, то и в сопротивление CeB₆ доминирующий вклад вносит рассеяние зонных электронов на спиновых флуктуациях.

Рис. 2. Угловые зависимости ширины спектральной линии и магнитного сопротивления. Красным обозначено магнитосопротивление, синим — ширина линии.
Основой осуществления измерений, описанных в статье, стали аппаратные усовершенствования ЭПР-спектрометра, проведённые под руководством старшего научного сотрудника Института общей физики РАН, выпускника МФТИ Алексея Семено аспирантами МФТИ Маратом Гельмановым и Александром Самариным.
«Мы выигрываем по чувствительности и стабильности, в результате на настоящий момент никто в мире, кроме нас, не может проводить измерения ЭПР в сильно коррелированных металлах на высоком уровне. Именно благодаря аппаратным усовершенствованиям мы можем видеть то, что другие не видят», — отмечает Сергей Демишев, профессор МФТИ, заведующий отделом низких температур и криогенной техники Института общей физики РАН.
Nature: Озвучен способ предотвратить половину случаев онкологии
Специалисты ВОЗ пришли к выводу, что свыше трети случаев злокачественных заболеваний в мире можно предотвратить. По оценкам экспертов, в 2022 году порядка 38% новых диагнозов были коррелированы с факторами риска,…
Астрономы провели уточнение мест поиска внеземных цивилизаций
Международной группой исследователей под кураторством Клемана Видаля из Свободного университета Брюсселя представлен масштабный обзор вероятных техносигнатур — признаков технологической деятельности внеземных цивилизаций. Работа составляет более 100 страниц и объединяет десятки…
Общим предком всех животных, растений и грибов могут быть «асгардийцы»
Ученые долгое время ломали голову над происхождением эукариот — группы живых организмов, характеризующихся клетками с ядром, окруженным мембраной, к которой относятся все животные, растения и грибы. Раскрыв тайны возникновения этих…
Пожар на морском терминале и 140 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы
Силы ПВО в течение прошедшей ночи перехватили и уничтожили 140 украинских беспилотников над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Обломки БПЛА упали на территории морского терминала в Туапсинском муниципальном округе.…
Попадание ракеты в здание банка. Последствия атаки ВСУ на Севастополь
Ракета попала в здание Южного управления Центрального банка в Севастополе. Загорелась крыша здания, в соседних домах от взрывной волны повреждения получили окна и балконы, сообщил губернатор города Михаил Развожаев. Кроме…
ФСБ: в Рязанской области задержан агент Киева за передачу данных об объектах МО
ФСБ России задержала в Рязанской области гражданина РФ, передававшего данные об объектах Министерства обороны, инфраструктуры транспорта, ОПК и ТЭК для военной разведки Украины. Как сообщили в Центре общественных связей (ЦОС)…
Зачем Европа и Киев стараются втянуть Беларусь в войну
«Украина намеренно создает взрывоопасную ситуацию», «Минск и Москва не поддаются на пустые провокаци...
Frontiers: Медленное письмо может быть маркером нарушений работы мозга
Научный коллектив из Университета Эворы установил, что особенности почерка могут говорить о возрастн...
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".