Σύμφωνα με το θεώρημα του Lieb, η σιδηρομαγνητική αλληλεπίδραση σε υλικά με βάση το γραφένιο με διμερές πλέγμα είναι αποτέλεσμα της ανισορροπίας μεταξύ του αριθμού των διαθέσιμων θέσεων για ηλεκτρόνια σε διαφορετικά υποπλέγματα. Εδώ αναφέρουμε έναν άλλο μηχανισμό του σιδηρομαγνητισμού στο λειτουργικό γραφένιο που είναι η άμεση αλληλεπίδραση ανταλλαγής μεταξύ των τροχιακών σπιν. Με το παράδειγμα του ημιυδρογονωμένου μονής πλευράς () και ημιφθοριούχο () γραφένιο δείχνουμε ότι μια τέτοια σύζευξη μπορεί να αντισταθμίσει εν μέρει ή ακόμη και πλήρως τον αντισιδηρομαγνητικό χαρακτήρα των έμμεσων αλληλεπιδράσεων ανταλλαγής που αναφέρθηκαν προηγουμένως [Phys. Rev. Β 88, 081405(R) (2013)]. Σαν άποτέλεσμα, βρέθηκε ότι είναι ένα δισδιάστατο υλικό με ισότροπη σιδηρομαγνητική αλληλεπίδραση και αμελητέα μικρή μαγνητική ανισοτροπία, η οποία εμποδίζει το σχηματισμό της μαγνητικής τάξης μεγάλης εμβέλειας σε πεπερασμένη θερμοκρασία σύμφωνα με το θεώρημα Mermin-Wagner. Αυτό δίνει ένα σπάνιο παράδειγμα συστήματος όπου οι άμεσες αλληλεπιδράσεις ανταλλαγής παίζουν κρίσιμο ρόλο στον προσδιορισμό μιας μαγνητικής δομής. Με τη σειρά του, βρέθηκε να βρίσκεται στο κατώφλι της αντισιδηρομαγνητικής-σιδηρομαγνητικής αστάθειας, η οποία σε συνδυασμό με την αλληλεπίδραση Dzyaloshinskii-Moriya μπορεί να οδηγήσει σε κατάσταση σκυρμιονίου.
- Λήφθηκε στις 28 Ιουλίου 2016
- Αναθεωρήθηκε στις 2 Νοεμβρίου 2016
DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevB.94.214411
© 2016 Αμερικανική Φυσική Εταιρεία
Συμπυκνωμένη ύλη και φυσική υλικών
