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.
Тайна «вампирских» похорон углубляется: вскрытая могила и следы меди во рту
Когда в Польше XVII века умерла молодая женщина, те, кто её хоронил, по-видимому, опасались, что смерть может оказаться недостаточной, чтобы отлучить её от живых. К большому пальцу левой ноги был…
Чума после Черной смерти еще 350 лет возвращалась волнами по всей Европе
Черная смерть не положила конец чуме в Европе. Новые исследования древней ДНК показывают, как бактерия Yersinia pestis возвращалась волнами на протяжении более 350 лет после первой пандемии. Результаты нового исследования…
Фрагмент лица этрусской богини Уни найден в 2500-летнем храме в Италии
Археологи, работающие в древнем святилище Пирги в центральной Италии, обнаружили новый фрагмент архитектурной терракоты с изображением лика Уни, одной из важнейших богинь этрусского мира. Фрагмент был обнаружен в районе храма…
МО: за ночь над регионами России сбили 244 украинских БПЛА
Российские средства ПВО перехватили и уничтожили в течение прошедшей ночи 244 украинских БПЛА над регионами РФ. Об этом сообщили в Минобороны России. Как рассказали в Минобороны, за ночь на 21…
Поражены логистический центр и объекты портовой инфраструктуры. Удары ВС России по объектам на Украине
Российские военнослужащие ночью нанесли удары по логистическим центрам, складам и портам Украины, судам, задействованным в интересах ВСУ. Об этом сообщили в Минобороны РФ. ТАСС собрал основное о результатах ударов. Заявление…
Лидерство единороссов и избранные губернаторы. Предварительные результаты выборов
"Единая Россия", КПРФ, ЛДПР и "Новые люди" преодолевают пятипроцентный барьер на выборах депутатов Госдумы девятого созыва по федеральному округу после обработки 95,45% протоколов УИК. Об этом свидетельствуют данные электронного табло…
Когда Европа поймет, что не вывозит войну
В сложившейся ситуации по урегулированию на Украине у Трампа есть два варианта действий. Первый – по...
Астрономы обнаружили «сверхмягкие» источники рентгеновского излучения
Рентгеновское излучение демонстрирует некоторые из самых уникальных астрономических объектов во Всел...
Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!
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)".