SLAC получила экспериментальное доказательство альтермагнетизма в MnTe

Группа под руководством Национальной ускорительной лаборатории SLAC (Министерство энергетики США) опубликовала в журнале Science (29 октября 2026 года) работу об альтермагнетизме. В пресс-релизе SLAC результат назван убедительным экспериментальным доказательством третьей магнитной фазы, наряду с ферромагнетизмом и антиферромагнетизмом.

Фон такой. Десятилетиями физики признавали лишь два типа магнетизма, возникающих в материалах без внешнего воздействия. У ферромагнетиков все спины электронов направлены одинаково, поэтому есть наблюдаемое магнитное поле. У антиферромагнетиков, открытых в 1933 году, спины чередуются (вверх-вниз-вверх-вниз) и гасят друг друга, так что суммарного эффекта нет. Почти 90 лет эта схема из двух категорий определяла представления о магнетизме. Но в последние годы нашлись материалы, сочетающие черты обоих классов: чередование спинов без суммарной намагниченности, как у антиферромагнетиков, и возможность использовать спиновые токи, как у ферромагнетиков. Раньше такие свойства считали взаимоисключающими. В 2022 году для этого класса предложили термин «альтермагнетики». По теоретической картине, спины в них тоже чередуются, но кристаллическая решётка вокруг спинов «вверх» повёрнута относительно решётки вокруг спинов «вниз». Это нарушение симметрии и должно порождать необычное поведение.

Главный автор работы Дэниел Йост (Daniel Jost), научный сотрудник SLAC и Стэнфордского института материалов и энергетических наук, рассказывает, что к 2024 году многие факторы говорили в пользу реальности альтермагнетизма, но не хватало одного элемента, экспериментального подтверждения хиральности («рукости», невозможности совместить объект с его зеркальным отражением) в материале-кандидате. Хиральность помогает отличить альтермагнетик от обычного антиферромагнетика: решётка с поворотами придаёт электронной и магнитной структуре определённую «рукость», которой у обычных антиферромагнетиков нет.

Для проверки выбрали теллурид марганца (MnTe), материал, который десятилетиями считали антиферромагнетиком, а несколько лет назад заподозрили в нём альтермагнетик. Образец привезли на Европейский центр синхротронного излучения (ESRF) во Франции, на канал пучка, умеющий создавать строго контролируемые поляризованные рентгеновские пучки. Исследователи рассеивали на материале циркулярно поляризованные рентгеновские лучи и сравнивали отклик на левополяризованный и правополяризованный свет. Хиральные материалы рассеивают их по-разному, нехиральные, одинаково. Команда выделила чёткий хиральный сигнал, которого в обычном антиферромагнетике быть не должно. Первый эксперимент завершили в 2024 году, в начале 2025 года его повторили и подтвердили прежние результаты. Рейчел Никел (Rachel Nickel), постдок ESRF и соавтор, помогавшая проектировать и проводить эксперимент на канале ID32, отметила, что метод помог подтвердить альтермагнитные свойства MnTe, а быстрый прогресс в проверке моделей, «невероятный».

Практический интерес связан со спинтроникой, где информацию переносят не только зарядом, но и спином электрона. По словам SLAC, спинтронные устройства потенциально могут быть быстрее, надёжнее и заметно снизить энергопотребление вычислений и дата-центров. Йост объясняет, почему нужны альтермагнетики. Ферромагнетики слишком чувствительны к магнитным полям: постоянный магнит в кармане прохожего мог бы перевернуть биты и исказить данные. Антиферромагнетики этой проблемы лишены, но «практически невидимы»: данные трудно считывать, а эффективные спиновые токи с их помощью трудно создавать. Альтермагнетики, по его словам, «сочетают лучшее от обоих»: у них нулевая суммарная намагниченность, то есть они стабильны, но они способны порождать спин-поляризованные токи, нужные для считывания информации.

Дальше исследователи собираются изучить, как альтермагнитными состояниями можно управлять с помощью света и электричества. Работа частично поддержана Управлением науки Министерства энергетики США.

Ключевые факты

Команда под руководством SLAC в Science (29 октября 2026 года) сообщила о прямом экспериментальном свидетельстве хиральности в спинах теллурида марганца (MnTe); в SLAC считают это убедительным доказательством альтермагнетизма, третьей магнитной фазы.
Метод: рассеяние циркулярно поляризованных рентгеновских лучей на ESRF во Франции; сравнивали отклик на левый и правый свет и получили хиральный сигнал, невозможный для обычного антиферромагнетика.
Первый эксперимент завершён в 2024 году, в начале 2025 года его повторили и подтвердили результат.
Альтермагнетики, по словам Йоста, объединяют нулевую суммарную намагниченность (устойчивость к полям) со способностью порождать спин-поляризованные токи, нужные для считывания данных.
Применения в квантовых технологиях, памяти и дата-центрах названы лишь возможными; сроков и количественных оценок в источнике нет.

Почему это важно

Почти 90 лет, со времён открытия антиферромагнетиков в 1933 году, в физике считались только два типа магнетизма без внешнего воздействия: ферро- и антиферромагнетизм. Термин «альтермагнетики» предложили в 2022 году для материалов, сочетающих черты обоих классов. До сих пор не хватало прямого экспериментального свидетельства хиральности в материале-кандидате. По версии SLAC, эта работа закрыла пробел, и теперь альтермагнетизм подтверждён как отдельная фаза.

Кому это важно

Прежде всего физикам, работающим с магнитными материалами и спинтроникой, где нужны стабильные носители информации, считываемые через спиновые токи. Косвенно работа интересна разработчикам будущей памяти и квантовых технологий: именно эти области SLAC называет возможными применениями. Для обычных пользователей и разработчиков софта прямых последствий сейчас нет.

Как это применить

Готовых применений пока нет. SLAC пишет, что альтермагнитные материалы могли бы использоваться для передовой электроники: квантовых технологий, устройств памяти и дата-центров. Следующий шаг исследователей, выяснить, как управлять альтермагнитными состояниями с помощью света и электричества. Сроков появления практических устройств источник не называет.

Можно ли доверять

Источник, пресс-релиз самой лаборатории SLAC, а не независимое изложение. Статья вышла в Science (D. Jost и соавторы, 29 октября 2026 года, DOI 10.1126/science.adv3196), эксперимент повторён спустя около года. Формулировка «убедительное доказательство» принадлежит пресс-релизу; сам Йост выражается осторожнее: «мы считаем, что наши результаты дают надёжное экспериментальное подтверждение». Комментариев независимых учёных в источнике нет.

Риски и подводные камни

Преимущества спинтронных устройств в источнике описаны как потенциал, а не продемонстрированный результат. Количественных данных (экономия энергии, скорости, температуры, параметры образцов) нет. Эксперимент касается одного материала, MnTe, и это материал-кандидат, который прежде считали антиферромагнетиком. Путь от лабораторного подтверждения фазы до управляемых устройств, по словам самих исследователей, ещё требует работы над способами воздействия светом и электричеством.

«Альтермагнетики сочетают лучшее от обоих.»

— Дэниел Йост, ведущий автор работы, научный сотрудник SLAC и Стэнфордского института материалов и энергетических наук