Команда китайских физиков изучила поверхность KV₂Se₂O с помощью сканирующего туннельного микроскопа, наконечник которого различает спиновые состояния электронов. Совокупность измерений согласуется с двумерным d-волновым альтермагнитным порядком в поверхностном слое материала. Результаты опубликованы в журнале Nature 13 октября 2026 года.

Как наконечник выделяет спиновый сигнал

Наконечник изготовили из кристалла α-Bi₄Br₄. В его спиральных краевых состояниях направление движения электронов связано с их спином: электроны, движущиеся в противоположные стороны, имеют противоположные спиновые характеристики. При смене полярности напряжения меняется направление туннелирования, и наконечник может по-разному реагировать на спины.

Исследователи проверили это на узорах интерференции квазичастиц. Такие узоры возникают, когда электроны рассеиваются на неоднородностях материала. С наконечником из α-Bi₄Br₄ преобладающее направление двух перпендикулярных особенностей узора поворачивалось на 90 градусов при смене полярности. Обычные немагнитные наконечники такого обращения не показывали. Контрольные измерения также указывали, что структурная анизотропия, локальное напряжение или особенности орбит электронов сами по себе не объясняют наблюдаемую картину.

Условно это можно сравнить с весами, на которых два перпендикулярных направления по очереди оказываются «тяжелее». Если переключение напряжения меняет, какое направление преобладает, а обычный наконечник этого не показывает, результат указывает на спиновую составляющую сигнала. Это пояснение, а не отдельный эксперимент авторов.

Несколько измерений согласуются с магнитным порядком

На атомных изображениях исследователи различили два типа позиций ванадия и модуляцию кристаллической решётки. Полученная картина согласовалась с шахматным антиферромагнитным порядком: соседние магнитные моменты направлены противоположно. В спектроскопии при изменении магнитного поля энергии возбуждений, вытянутых вдоль двух перпендикулярных направлений кристалла, сдвигались в разные стороны. Интерференционные узоры, в свою очередь, меняли преобладающее направление при смене полярности напряжения.

У альтермагнетиков нет суммарной намагниченности, но спиновые состояния электронов могут зависеть от направления в кристалле. Поэтому их магнитная структура напоминает антиферромагнетик с чередующимися спинами, хотя кристаллическая симметрия создаёт особое чередование спиновых состояний в импульсном пространстве.

Авторы трактуют результаты как совокупные свидетельства альтермагнитного порядка в поверхностном слое KV₂Se₂O. Они не доказывают, что такой порядок существует во всём объёме материала. Не разработан и полный микроскопический механизм, объясняющий, как спиральные состояния наконечника обеспечивают спин-селективное туннелирование в магнитный образец. Методы и результаты подобных работ можно сопоставить с устройством научной статьи, однако сам способ измерения не доказывает, что у него появятся практические применения.

Схема объясняет принцип спин-чувствительного измерения и сравнение картины интерференции при разных наконечниках.

Фото: turek / Pexels