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Overdamped magnons in the field-polarized phase of cubic helimagnet

Year: 2026

Type: article

Abstract: Skyrmion-hosting cubic B20 alloys are considered a fruitful platform for various spintronic applications due to their pronounced tunability. However, disorder can limit their usability by pinning skyrmions and scattering magnons. Here, we probe the spin dynamics in the field-polarized phase of the skyrmion host \crmnge~using spin wave small-angle neutron scattering (SWSANS). Unlike for typical B20 helimagnets, the corresponding SWSANS data do not possess a crucial cut-off feature but rather show smooth diffuse patterns. Our analytical calculations within the minimal model of a disordered cubic helimagnet reveal unusually strong damping of long-wavelength magnons in contrast with standard collinear spin structures. X-ray circular magnetic dichroism (XMCD) measurements indicate antiferromagnetic coupling between Cr and Mn ions, thus strongly supporting the considered model. Therefore, both experimental and theoretical evidence of the absence of well-defined helimagnon excitations in this material are provided.

Source: NPG Asia Materials

DOI: 10.1038/s41427-025-00630-7

Authors: Oleg I. Utesov, Jonathan S. White, Priya R. Baral, Tapas Samanta, Chen Luo, Florin Radu, Luana Caron, Victor Ukleev

Institutions: Institute for Basic Science, Paul Scherrer Institute, The University of Tokyo, Bielefeld University, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

Language: English

Topic: Magnetic properties of thin films

Subfield: Atomic and Molecular Physics, and Optics

Field: Physics and Astronomy

Domain: Physical Sciences

Open Access status: gold

Estimated APC paid: $4,490

Funders: Deutsche Forschungsgemeinschaft, Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung, Bundesministerium für Bildung und Forschung, Paul Scherrer Institut, Institute for Basic Science

Awards: G1369937091, G153420757, Verbundprojekt VEKMAG: Ein UHV-kompatibler Vektormagnet für elementspezifische und zeitaufgelöste FMR, EPR, Spektroskopie- und Streuexperimente. Teilprojekt 1: Zeitaufgelöste XMCD-FMR bei hohen Frequenzen., Verbundprojekt VEKMAG: Ein UHV-kompatibler Vektormagnet für elementspezifische und zeitaufgelöste FMR, EPR, Spektroskopie- und Streuexperimente. Teilprojekt 3: Resonante und zeitaufgelöste magnetische Röntgenstreuung., G3614653396, G3792239687, Verbundprojekt VEKMAG: Ein UHV-kompatibler Vektormagnet für elementspezifische und zeitaufgelöste FMR, EPR, Spektroskopie- und Streuexperimente. Teilprojekt 2: Adsorbierte magnetische Moleküle in hohen Magnetfeldern., G6034787767, EMERGENT FUNCTIONALITY AND INDUCTANCE OF NONCOLLINEAR QUANTUM MAGNETS

OpenAlex ID: W7124321547

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