Datorberäkning av elektronspridningsband för DyGe 3 ger en viss inblick i naturen hos den metalliska bindningen i denna förening. Kredit:Alexander Nikolaev
Dysprosium germanide (DyGe 3 ) är en silvervit förening som bildar eldfasta oxider som är nästan olösliga i vatten. I en nyligen genomförd studie, forskare applicerade trycket på åtta GPa för att få polykristallprover av dysprosiumgermanid i ett metastabilt tillstånd av lokal termodynamisk jämvikt som kan ändras till ett mer stabilt tillstånd under vissa förhållanden.
Fysikerna hittade en laddningsdensitetsvåg (CDW) i denna förening - ett fenomen som förekommer i vissa kristaller vid låga temperaturer på grund av deras elektronstrukturs egenheter. En CDW beskriver rymdperiodiska moduleringar av joner och elektrondensitet, dvs. den oscillerande rymdsannolikheten att hitta elektroner och joner längs CDW-utbredningen.
Nyligen genomförda studier har fokuserat på fysiken för CDW i sällsynta jordartsmetaller och hur denna våg påverkar kristallgitterförvrängningar och magnetisk ordning. Magnetisk ordning innebär en spontan inriktning av vektorer av atomiska magnetiska moment i ett ämne. Dessa vektorer placerade vid atompositioner kan peka antingen parallellt (ferromagnetisk ordning) eller antiparallellt (anti-ferromagnetisk ordning) med varandra. Några år sedan, forskare upptäckte att en CDW kan föregå och samexistera med den anti-ferromagnetiska ordningen.
När temperaturen sänks, CDW förekommer i dysprosium germanid, följt av en övergång till en antiferromagnetisk ordning vid ännu lägre temperatur.
"Vi har upptäckt att när kristallgitterstrukturen är något förvrängd, den lokala kristallställets symmetri runt vissa atomer förändras, och ämnet upplever en övergång till CDW. Vågen påverkar materialets magnetiska egenskaper, orsakar uppkomsten av en magnetisk spiralstruktur, " sa medförfattaren Alexander Nikolaev, doktor i fysikaliska och matematiska vetenskaper, och ledande forskare vid laboratoriet för elektron-nukleära och molekylära processer av SINP.
Enligt teamet, resultaten illustrerar mekanismerna för korrelation mellan laddnings- och spinnegenskaper i ett elektronsystem. Avgift är associerad med CDW, och snurra med anti-ferromagnetisk ordning.
"Vårt arbete fokuserar mest på grundläggande frågor om kondenserad materiens fysik, som inkluderar magnetism och strukturell fasövergång. I framtiden, detta arbete kan leda till en bättre förståelse av komplex magnetism i sällsynta jordartsmetaller och uppkomsten av nya potentiella material, " avslutade forskaren.
