Магнитный заказ – общее явление в трехмерных материалах, таких как ферромагнитный заказ в железных стержневых магнитах, где магнитные моменты на всех атомах железа указывают в том же самом направлении. В одних или двух размерах магнитный заказ дальнего действия при температурах выше, чем ноль не возможен, однако, согласно теореме Мермин-Вагнера. Возможность достигнуть магнитной фазы без такого дальнего порядка была предложена Kosterlitz и Thouless (Нобелевская премия 2016), кто предсказал, что топологический магнитный вихрь, в котором магнитные моменты указывают в различных направлениях и дают компенсацию друг другу, мог быть осуществимым в двумерном фильме.Исследователи Эхесан Али и Питер Оппенир из Уппсальского университета теперь показали в международном сотрудничестве с исследователями из Швейцарии и Индии, что магнитный заказ дальнего действия может быть создан в специально разработанных молекулярных системах, состоящих из железных и марганцевых молекул фталоцианина.
Эти молекулы, у которых есть большие общие черты железным порфиринам, которые найдены в натуральной крови, были адсорбированы на золотой металлической поверхности. Молекулы не реагируют с золотыми атомами, но вместо этого приказывают себя в двумерном рисунке в клетку, состоящем из переменного железа и основанных на марганце молекул. В этой двумерной решетке молекулы исследователи могли продемонстрировать магнитный заказ при низких температурах всего нескольких градусов Келвин.Посредством крупномасштабных компьютерных моделирований исследователи Упсалы смогли продемонстрировать слабое взаимодействие между магнитными моментами на соседней молекуле, которые были переданы через золотые электроны, так называемое взаимодействие Ruderman Kittel Kasuya Yosida (RKKY).
Хотя металлические молекулы фталоцианина не реагируют химически с благородным металлическим золотом, электроны золота ощущают вращение магнитные моменты на молекуле и передают эту информацию к соседней молекуле.Исследователи также обнаружили, что другое фундаментальное физическое взаимодействие, показ Kondo, противодействовало магнитному заказу. Это произошло, потому что золотые электроны изменили свое вращение магнитные моменты, чтобы нейтрализовать момент молекулы, что-то, в чем они не вполне преуспели, и поэтому магнитный заказ дальнего действия был сформирован.
«Было удивительно, что наши тщательные вычисления могли установить, как магнитный заказ сформирован в молекулярном слое», говорит Питер Оппенир, профессор в Отделе Физики и Астрономии в Уппсальском университете. «Наше открытие может проложить путь к изучению к настоящему времени неизвестного кванта магнитные государства и способствует реализации молекулярного кванта spintronics».