Ученые 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 с помощью шума обнаружили уникальные магнитные свойства кристалла перовскита
Физики 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 впервые использовали метод спектроскопии спинового шума для исследования перовскита MAPbI? — перспективного материала для солнечных элементов и оптоэлектроники. Ученые обнаружили предельно долгие времена спиновой когерентности свободных носителей в объемном кристалле, а также продемонстрировали изменение магнитных свойств материала от направления внешнего магнитного поля из‑за анизотропии кристалла.
Перовскиты (ABX?) — это?материалы, свойства которых зависят от?их?состава. Если в?них есть галогены (йод, бром, хлор), их?называют галогенидными. Такие перовскиты применяют в?солнечных панелях, датчиках света и?других устройствах.
Результаты исследования опубликованы в?научном журнале Physical Review Letters.
Один из?таких материалов?— перовскит MAPbI? — эффективный поглотитель и?излучатель света. Он?представляет собой соединение йода, свинца и?органического катиона метиламмония. Физики Санкт?Петербургского университета активно изучают свойства и?возможности использования этого?материала. Ранее они?измерили его дисперсию показателя преломления при?температуре, близкой к?абсолютному нулю.
В?новом исследовании ученые 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 применили метод спектроскопии спинового шума (ССШ), чтобы изучить случайные колебания спинов в?слабом магнитном поле, не?возбуждая систему. Спины можно сравнить с?наличием маленьких магнитов у?частиц, они?могут случайно колебаться, и?именно эти?колебания можно измерять, чтобы изучать магнитные свойства материалов, что?принципиально важно для?создания новых материалов и?технологий.
Исследование выполнено в?лаборатории кристаллофотоники 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, созданной в?рамках мегагранта Министерства науки и?высшего образования РФ №?075?15?2022?1112, на?оборудовании ресурсных центров 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 ?Нанофотоника? и??Рентгенодифракционные методы исследования? Научного парка 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入.
Раньше ССШ использовали в?основном для?газов и?изотропных полупроводников, например арсенида галлия. Физики 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 предложили использовать этот?метод для?перовскита.
Чтобы изучить перовскит, не?нарушая его?структуру, физики 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 использовали слабый инфракрасный лазер, энергии которого недостаточно для?возбуждения электронов в?материале, что?позволило провести эксперимент без искажений. При?прохождении через образец поляризация луча света начинает случайно отклоняться от?своего начального положения?— это?явление называется шумом фарадеевского вращения. Благодаря этому?удалось обнаружить в?перовските свободные положительные носители заряда (так?называемые дырки), время спиновой когерентности которых сохранялись рекордно долго для?перовскитов?— около четырех наносекунд. Кроме того, эксперимент показал, что?материал по?разному реагирует на?магнитное поле в?зависимости от?направления. Эта?особенность связана с?анизотропией структуры кристалла.
Анизотропия среды?— это?явление, когда ее?свойства (например, прочность или намагниченность) зависят от?направления воздействия (приложенной силы или магнитного поля соответственно). Представьте, что?кристалл?— это?не?идеальный шар, а?что?то вроде деревянного бруска: вдоль волокон он?прочный, а?поперек?— легко ломается. В?нашем случае под воздействием внешнего магнитного поля спиновая система перовскита откликается по?разному на?разное направление этого?поля. А?мы?можем менять его?направление относительно зафиксированного в?криостате образца.
Один из?авторов работы, аспирант лаборатории оптики спина 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Вадим Козлов
По?его?словам, в?ходе эксперимента ученые обнаружили две спиновые подсистемы, связанные с?двойникованием кристалла. При?определенной ориентации магнитного поля спиновый шум разделился на?два пика, при?этом?кристалл состоял из?нескольких областей (двойников), связанных симметрией (например, зеркальным отражением или поворотом). Эти?области срастаются, образуя единый, но?неоднородный кристалл. Метод спинового шума выступил как??структурный микроскоп?, выявив эту?скрытую неоднородность.
Санкт?Петербургский государственный университет?— старейший университет России?— был основан 28?января (8?февраля) 1724?года, когда Петр I?издал указ об?учреждении Университета и?Российской академии наук. Сегодня 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入?— один из?крупнейших научно?образовательных центров. Здесь учатся более 20?тысяч студентов, созданы более 15?крупных лабораторий и?23?ресурсных центра, входящих в?ведущий Научный парк страны. 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入ники Университета неоднократно становились лауреатами Нобелевской и?Филдсовской премий.
С?недавних пор Северная столица официально отмечает новый праздник?— День Санкт?Петербургского государственного университета, внесенный в?закон Санкт?Петербурга ?О?праздниках и?памятных датах в?Санкт?Петербурге?.
В?феврале 2025?года?состоялась торжественная церемония, в?ходе которой космонавты ?Роскосмоса? передали Университету флаг ?300 лет 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入?, проделавший путь до?Международной космической станции и?обратно.