Возможно, что в мультиферроиках экспериментально подтверждается реальность существования электромагнонов - нового типа спиновых волн, которые могут быть возбуждены переменным электрическим полем.
Квантовая механика объясняет возникновение ферромагнетизма, исходя из понятия спина - собственного момента импульса электрона. В механической модели динамическое поведение спина можно описать, используя аналогию с волчком. При абсолютном нуле температуры все спины (и, соответственно, магнитные моменты) в ферромагнетике направлены параллельно. Если каким-либо образом перевернуть один из спинов (например, магнитным полем), в дальнейшем такое отклонение спина будет распространяться по кристаллу в виде спиновой волны. Квантуя эту волну, получаем так называемые магноны - элементарные возбуждения в магнитных материалах.
Около 35 лет назад теоретически было предсказано существование совершенно нового типа элементарных возбуждений - электромагнонов, т.е. спиновых волн, возбужденных переменным электрическим полем в сегнетомагнетиках. В работе A. Pimenov и др. [1] данный эффект демонстрируется на редкоземельных манганитах GdMnO3 и TbMnO3, которые являются мультиферроиками (класс кристаллических твердых тел, в которых сосуществуют хотя бы два из трех параметров порядка: магнитного, электрического или механического [2]). Показано, что электромагноны появляются в фазах с нескомпенсированной магнитной структурой. При приложении магнитного поля нескомпенсированная магнитная структура исчезает (осуществляется фазовый переход в другую фазу, например, антиферромагнитную), что приводит к исчезновению электромагнонов. На рисунке показаны спектры электромагнонов, полученные без магнитного поля и в поле с электрической компонентой электромагнитного поля e вдоль оси a. Для того, чтобы доказать, что эти спиновые волны зависят от переменного электрического поля и определить какие электромагноны разрешены принципами симметрии, авторы работы [1] предприняли различные эксперименты, используя электромагнитное излучение с различной поляризацией его электрической e и магнитной h компонент. На рисунке (см. вставку) видно значительное уменьшение магнитного возбуждения при повороте электрической компоненты e, тогда как поворот магнитной компоненты h электромагнитного поля не оказывает влияние на спектр электромагнонов.
[1] A. Pimenov, A.A. Mukhin, V.Yu. Ivanov, V.D. Travkin,
A.M. Balbashov, and A. Loidi, Possible evidence for electromagnons in
multiferroic manganites, Nature Physics 2 (2006) 97.
[2] А.К. Звездин, А.П. Пятаков, Фазовые переходы и гигантский
магнитоэлектрический эффект в мультиферроиках, УФН 174 (2004)
465.