Germanuro di disprosio (DyGe ₃ ) è un composto bianco-argento che forma ossidi refrattari quasi insolubili in acqua. In un recente studio, gli scienziati hanno applicato la pressione di otto GPa per ottenere campioni di policristalli di germanuro di disprosio in uno stato metastabile di equilibrio termodinamico locale in grado di passare a uno stato più stabile in determinate condizioni.

I fisici hanno trovato un'onda di densità di carica (CDW) in questo composto, un fenomeno che si verifica in alcuni cristalli a basse temperature a causa delle peculiarità della loro struttura elettronica. Un CDW descrive modulazioni spazio-periodiche di ioni e densità elettronica, cioè., la probabilità nello spazio oscillante di trovare elettroni e ioni lungo la propagazione CDW.

Recenti studi si sono concentrati sulla fisica del CDW nei composti di terre rare e su come questa onda influenzi le distorsioni del reticolo cristallino e l'ordinamento magnetico. L'ordinamento magnetico implica un allineamento spontaneo di vettori di momenti magnetici atomici in una sostanza. Questi vettori situati nelle posizioni degli atomi possono puntare l'uno verso l'altro paralleli (ordine ferromagnetico) o antiparallelo (ordine antiferromagnetico). Alcuni anni fa, gli scienziati hanno scoperto che un CDW può precedere e coesistere con l'ordine anti-ferromagnetico.

Quando la temperatura si abbassa, CDW appare nel germanuro di disprosio, seguita da una transizione a un ordine antiferromagnetico a temperatura ancora più bassa.

"Abbiamo scoperto che quando la struttura del reticolo cristallino è leggermente distorta, la simmetria del sito cristallino locale attorno a determinati atomi cambia, e la sostanza sperimenta una transizione verso CDW. L'onda influenza le proprietà magnetiche del materiale, provocando la comparsa di una struttura magnetica a spirale, " ha detto il coautore Alexander Nikolaev, dottore in scienze fisiche e matematiche, e capo ricercatore presso il laboratorio di processi elettrone-nucleari e molecolari di SINP.

Secondo la squadra, i risultati illustrano i meccanismi di correlazione tra le caratteristiche di carica e di spin in un sistema elettronico. La carica è associata a CDW, e spin con ordine antiferromagnetico.

"Il nostro lavoro si concentra principalmente su questioni fondamentali della fisica della materia condensata, che includono il magnetismo e la transizione di fase strutturale. Nel futuro, questo lavoro può portare a una migliore comprensione del magnetismo complesso nei composti di terre rare e alla comparsa di nuovi potenziali materiali, " ha concluso lo scienziato.