Японские исследователи изучили поведение электричества в кагоме-металлах — материалах с атомами, расположенными в геометрическом порядке, напоминающем традиционный японский узор из переплетенных треугольников.

Ученые установили, что слабые магнитные поля могут изменять направление циркулирующих электрических токов внутри металла. Это изменение влияет на проводимость в разных направлениях, создавая диодный эффект — ток легче проходит в одну сторону.

Квантовые геометрические эффекты усиливают электрическое переключение примерно в 100 раз. Исследование впервые дает теоретическое объяснение необычному магнитному переключению, которое наблюдали с 2020 года.

В кагоме-металлах атомы расположены так, что электроны не могут образовать упорядоченные структуры и формируют сложные квантовые состояния, включая циркулирующие токи.

Эксперименты проводились при охлаждении металлов до -190°C. При такой температуре электроны движутся по круговым траекториям и создают волнообразные структуры. Слабые магнитные поля меняют направление токов, что изменяет предпочтительное направление электрического тока.

Кагоме-металлы открыты около 2020 года. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.