Во вторник 30 июня в 13:00 в 226.5 ЛК состоится Семинар ЦМН.
С докладом на тему "Двумерные магнитные материалы для спинтроники: альтермагнетики, ферромагнетики, гетероструктуры" выступит В.Г. Сторчак , НИЦ “Курчатовский институт”
Аннотация: Недавнее открытие 2D магнитов стимулировало разработку новых магнитных материалов в
двумерном пределе. Возможность управления магнитными состояниями в таких системах открывает
широкие перспективы для их применения в спинтронике. Однако ключевой проблемой остается
необходимость интеграции наноразмерных магнитных материалов с технологически важными
полупроводниковыми платформами. Мы предлагаем ряд решений для удовлетворения этих
требований [1–9].
Нами разработаны новые классы двумерных ферромагнитных материалов на основе редкоземельных
элементов [1–4]. Силицен и германен — кремниевый и германиевый аналоги графена — могут быть
интеркалированы европием или гадолинием с образованием слоистых структур [1, 2]. В этих
соединениях происходит переход от объемных антиферромагнетиков к двумерным ферромагнетикам
при уменьшении толщины структуры до одного монослоя. Аналогичные тройные соединения состава
MAlSi – первые ферромагнитные металлы в монослойном пределе – демонстрируют уникальные
транспортные свойства [3]. Дальнейшее уменьшение толщины таких магнитов приводит к созданию
субмонослойных магнитных материалов [4].
Альтермагнетики, сочетающие функциональные свойства ферромагнетиков и антиферромагнетиков,
открывают новую парадигму в спинтронике. До настоящего времени исследования были
сосредоточены преимущественно на объемных альтермагнетиках. Мы расширили эту область
исследований до двумерного предела [5–7]. Эпитаксиальные монослойные пленки тетрагональных
GdAlSi и GdAlGe демонстрируют спонтанный эффект Холла, что указывает на наличие
нерелятивистского спинового расщепления [5, 7]. Дальнейшая миниатюризация позволяет получать
субмонослойные альтермагнитные материалы, проявляющие колоссальное отрицательное
магнитосопротивление [6].
Сочетание двумерных магнитов с другими двумерными материалами позволяет производить
функциональные гетероструктуры. В частности, это открывает возможность создания магнитного
графена. Нами синтезированы гетероструктуры на основе графена и двумерных редкоземельных
магнитов [8,9]. В отличие от чистого графена, эти материалы демонстрируют аномальный эффект
Холла и отрицательное магнитосопротивление, что свидетельствует о спиновой поляризации
носителей заряда. Примечательно, что приобретенные магнитные свойства не нарушают уникальных
характеристик графена.Работа поддержана Российским научным фондом [гранты No. 24-19-00038 и 25-79-10047].
[1] A.M. Tokmachev et al., Nat. Commun. 9 (2018) 1672.
[2] A.M. Tokmachev et al., Mater. Horiz. 6 (2019) 1488.
[3] O.E. Parfenov et al., Adv. Mater. 37 (2025) 2412321.
[4] A.M. Tokmachev et al., ACS Nano 15 (2021) 12034.
[5] O.E. Parfenov et al., J. Am. Chem. Soc. 147 (2025) 5911.
[6] O.E. Parfenov et al., J. Am. Chem. Soc. 147 (2025) 23857.
[7] O.E. Parfenov et al., J. Am. Chem. Soc. 147 (2025) 39464.
[8] I.S. Sokolov et al., Carbon 238 (2025) 120242.
[9] I.S. Sokolov et al., Carbon 245 (2025) 120794.
