전자 스핀은 자기 거동을 결정하는 전자의 기본 특성입니다. 니켈 산화물과 같은 물질에서, 전자 스핀은 결정 격자와 상호 작용하여 다양한 자기 현상을 야기한다. 이러한 상호 작용이 어떻게 발생하는지 이해하는 것은 자기 데이터 저장 및 기타 응용 프로그램을위한 새로운 재료를 설계하는 데 중요합니다.
이제 에너지 부의 로렌스 버클리 국립 실험실 (Berkeley Lab)이 이끄는 연구원 팀은 니켈의 전자 스핀이 니켈의 결정 격자와 어떻게 상호 작용하는지 이해하는 데 돌파구를 만들었습니다. Nature Communications 저널에 발표 된 그들의 연구 결과는 자기 데이터 저장을위한 새로운 재료를 이해하고 설계하기위한 토대를 제공합니다.
버클리 실험실의 재료 과학부의 박사후 연구원 인 Yimei Zhu는“우리의 연구는 전자 스핀이 니켈 산화 격자와 상호 작용하는 방법에 대한 미세한 세부 사항을 밝혀 냈습니다. "이러한 이해는 원하는 자기 특성을 가진 새로운 재료의 합리적인 설계에 필수적입니다."
연구원들은 니켈 산화물의 자기 여기를 연구하기 위해 중성자 산란 및 X- 선 흡수 분광법을 포함한 실험 기술의 조합을 사용했습니다. 그들은 전자 스핀이 교환 상호 작용과 스핀 궤도 상호 작용을 통해 두 가지 다른 방식으로 격자와 상호 작용한다는 것을 발견했습니다.
교환 상호 작용은 Pauli 배제 원리로부터 발생하는 두 전자 사이의 자기 상호 작용입니다. 스핀 궤도 상호 작용은 전자 스핀과 운동 사이의 상호 작용으로 인해 발생하는 상대 론적 효과입니다.
연구원들은 교환 상호 작용이 산화 니켈에서 지배적 인 상호 작용이라는 것을 발견했다. 그러나, 스핀-궤도 상호 작용은 또한 재료의 자기 특성을 결정하는데 중요한 역할을한다.
버클리 실험실의 재료 과학부 직원 인 Junjie Zhang은“우리의 연구는 니켈 산화 격자와 전자 스핀이 어떻게 상호 작용하는지에 대한 포괄적 인 이해를 제공한다. "이러한 이해를 통해 자기 데이터 저장, 스핀 트론 및 양자 컴퓨팅과 같은 광범위한 응용 분야를위한 맞춤형 자기 특성을 갖춘 새로운 재료를 설계 할 수 있습니다."
Zhu와 Zhang 외에도이 연구에 참여한 다른 연구자들은 다음과 같습니다. Berkeley Lab의 Wenbin Wang, Xiangli Peng 및 Xiao Zhang; 프린스턴 대학교의 로버트 J. 카바.
이 연구는 계약 번호 DE-AC02-05CH11231에 따라 DOE Science of Science, Basic Energy Sciences, Materials Sciences and Engineering Division의 지원을 받았습니다. Advanced Light Source Beamline 12.3.2에 대한 접근은 Basic Energy Sciences의 DOE Science 사무소에서 제공했습니다. 중성자 산란 실험은 Oak Ridge National Laboratory가 운영하는 DOE 과학 사용자 시설 인 SPALLATION NEETRON SOURCE (SNS)에서 수행되었습니다.
