Cuando formas específicas de simetría dentro del sistema se alteran debido a procesos espontáneos o influencias externas, a menudo surgen nuevos fenómenos físicos y propiedades químicas. Sin embargo, grandes esfuerzos para diseñar y regular configuraciones atómicas en materiales se han centrado principalmente en la manipulación de formas geométricas, el dopaje químico y los entornos locales; Rara vez se informan nuevos tipos de materiales simétricos.

Para abordar esta brecha, un equipo de investigación compuesto por el profesor Lin Guo de la Universidad de Beihang, el profesor Renchao Che de la Universidad de Fudan, el profesor Lin Gu de la Universidad de Tsinghua y el profesor Er-Jia Guo del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China, ha informado de un Nanobarra ultrafina de NiS que presenta una nueva distribución de simetría. Los hallazgos se publican en la revista National Science Review. .

La disposición atómica de esta nanobarra exhibe simetría rotacional radial y simetría traslacional axial. Esta es la primera demostración de separación de simetría relacionada con la dirección dentro de una sola nanoestructura, que va más allá de las descripciones tradicionales de estructuras materiales en grupos espaciales tridimensionales y grupos de puntos conocidos, superando las definiciones convencionales de cristalografía.

Debido a su estructura cristalina única, la nanobarra muestra simultáneamente propiedades magnéticas combinadas de dominios magnéticos rayados y de vórtice en diferentes direcciones. La caracterización estructural detallada reveló que el perfil transversal de las nanobarras de NiS muestra claramente patrones atómicos regulares de cinco anillos en lugar de las tradicionales redes periódicas. Radialmente, las nanobarras de NiS exhiben simetría rotacional pero carecen de simetría traslacional.

Por el contrario, cuando se observan desde un lado, las nanobarras de NiS muestran una periodicidad de traducción regular. Sin embargo, la presencia sólo de franjas horizontales y una estructura atómica desordenada a escala atómica indica que la periodicidad de la proyección radial de los átomos está desordenada y la simetría radial está alterada.

Los resultados experimentales demuestran que las nanobarras de NiS solo exhiben simetría rotacional y traslacional tradicional similar a un cristal una vez que crecen hasta un cierto diámetro.

Además, el equipo de investigación utilizó la microscopía de Lorentz para medir la distribución magnética de las nanobarras de NiS a nanoescala. Los resultados indican que las nanobarras de NiS poseen dominios magnéticos rayados axialmente antiparalelos y dominios de vórtice dispuestos radialmente, lo que sugiere que la disposición del espín de los electrones sigue la disposición atómica inherente.

A lo largo del eje longitudinal, la disposición atómica ordenada de largo alcance produce espines alineados y momentos magnéticos, formando paredes de dominio. En la dirección radial, la disposición circular de los átomos restringe la consistencia de la alineación de los espines, lo que hace que los momentos magnéticos formen un bucle cerrado.

En resumen, la separación de simetría observada en nanobarras de NiS demuestra la integración de múltiples órdenes magnéticos, un fenómeno no visto anteriormente en cristales, cuasicristales y materiales amorfos tradicionales. Esta configuración magnética intrínseca inducida por una simetría cristalina única ofrece nuevos materiales y conceptos de diseño para descubrir nuevos acoplamientos magnéticos y promover medios de grabación magnéticos no volátiles de alta densidad.