Επανάσταση στον μαγνητισμό: Ερευνητές του MIT ανακαλύπτουν μαγνητισμό κυμάτων p!

Επανάσταση στον μαγνητισμό: Ερευνητές του MIT ανακαλύπτουν μαγνητισμό κυμάτων p!

Μια πρωτοποριακή ανακάλυψη στη φυσική θα μπορούσε να έχει εκτεταμένες επιπτώσεις στην τεχνολογία. Ερευνητές στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) εντόπισαν έναν νέο τύπο μαγνητισμού, γνωστό ως μαγνητισμός κυμάτων P, που συνδυάζει ιδιότητες τόσο του σιδηρομαγνητισμού όσο και του αντισιδηρομαγνητισμού σε μια μοναδική συνδυαστική προσέγγιση. Αυτή η ανακάλυψη αναφέρθηκε σε πρόσφατη δημοσίευση στο περιοδικό Φύση παρουσιάστηκε στις 28 Μαΐου.

Ο μαγνητισμός είναι μια θεμελιώδης φυσική δύναμη που παίζει βασικό ρόλο στην καθημερινή μας ζωή, από τα ψυγεία μέχρι τους ηλεκτρικούς κινητήρες. Οι θεμελιώδεις αρχές του μαγνητισμού βασίζονται στην ευθυγράμμιση των ατόμων και των ηλεκτρονίων σε ένα μαγνητικό πεδίο. Σιδηρομαγνητικά υλικά, όπως ο σίδηρος, το νικέλιο και το κοβάλτιο, παρουσιάζουν παράλληλη ευθυγράμμιση των ατομικών τους σπιν, δημιουργώντας ισχυρά μαγνητικά πεδία. Αντίθετα, τα αντισιδηρομαγνητικά υλικά προκαλούν τα γειτονικά άτομα να ευθυγραμμίζονται σε αντίθετες κατευθύνσεις, ακυρώνοντας τις μαγνητικές τους ιδιότητες.

Ανακάλυψη του μαγνητισμού των κυμάτων P

Η νέα μαγνητική φάση ανακαλύφθηκε σε ιωδιούχο νικέλιο (NiI2), ένα δισδιάστατο κρυσταλλικό υλικό. Σε αυτό το υλικό, τα ηλεκτρόνια δείχνουν έναν προτιμώμενο προσανατολισμό σπιν, που αντανακλάται σε σπειροειδείς διαμορφώσεις. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι τα σπιν των ηλεκτρονίων μπορούν να αλλάξουν προς την κατεύθυνση της σπείρας εφαρμόζοντας ηλεκτρικό πεδίο. Αυτό ανοίγει τη δυνατότητα δυναμικού ελέγχου των μαγνητικών ιδιοτήτων του υλικού, οι οποίες μπορούν να επηρεαστούν από εξωτερικές ηλεκτρικές τάσεις.

Τα πειράματα που οδήγησαν στην ανακάλυψη πραγματοποιήθηκαν υπό ελεγχόμενες συνθήκες στο MIT. Οι ερευνητές συνέθεσαν ιωδιούχο νικέλιο εναποθέτοντας στοιχεία σε ένα κρυσταλλικό υπόστρωμα και στη συνέχεια θερμάνοντάς τα. Τα δεδομένα που αναλύθηκαν δείχνουν ότι τα σπιν των ηλεκτρονίων συσχετίζονται με την ευχρηστία του πολωμένου φωτός που χρησιμοποιείται. Ο μαγνητισμός των κυμάτων P έχει παρατηρηθεί σε υπερψυχρές θερμοκρασίες περίπου 60 Kelvin, ανοίγοντας τη δυνατότητα εύρεσης υλικών με αυτές τις ιδιότητες σε θερμοκρασία δωματίου στο μέλλον.

Δυνατότητες στην τεχνολογία

Η ανακάλυψη του μαγνητισμού των κυμάτων P έχει τη δυνατότητα να επιφέρει σημαντικές αλλαγές στην τεχνολογία, ιδιαίτερα στον τομέα της σπιντρονικής. Αυτή η τεχνολογία στοχεύει στη χρήση σπιν ηλεκτρονίων αντί για ηλεκτρικά φορτία για την αποθήκευση δεδομένων. Τα οφέλη είναι πολλά υποσχόμενα: θα μπορούσαν να ακολουθήσουν υψηλότερη πυκνότητα αποθήκευσης, μεγαλύτερες ταχύτητες επεξεργασίας και χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας. Υπάρχουν επίσης πιθανές εφαρμογές σε αισθητήρες και στην αυτοκινητοβιομηχανία.

Η έρευνα στο MIT είναι συνεπής με ένα μεγαλύτερο πεδίο χειρισμού σπιν ηλεκτρονίων. Παρόμοιες προσπάθειες γίνονται και σε άλλα διεθνή ιδρύματα, όπως το Πανεπιστήμιο Johannes Gutenberg στο Mainz. Ενώ ο μαγνητισμός των κυμάτων P είναι μια πολλά υποσχόμενη ανακάλυψη, η επόμενη πρόκληση παραμένει να εντοπιστούν υλικά που παρουσιάζουν αυτές τις ειδικές ιδιότητες ακόμη και σε υψηλότερες θερμοκρασίες.

Η πρόοδος στην έρευνα σχετικά με τις μεταβάσεις μαγνητικής φάσης και τις εφαρμογές τους είναι σημαντική όχι μόνο για τη βασική επιστήμη. Τέτοιες μεταβάσεις είναι κρίσιμες για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα υλικά αλλάζουν τις μαγνητικές τους καταστάσεις, κάτι που μπορεί να έχει άμεσες επιπτώσεις για καινοτόμες τεχνολογίες στην αποθήκευση δεδομένων και την ανάπτυξη υλικών. Η πιθανότητα επηρεασμού του μαγνητισμού μέσω μεταβολών θερμοκρασίας ή μεταφοράς πίεσης παρουσιάζει επίσης μεγάλο ενδιαφέρον και θα μπορούσε να ανοίξει νέους δρόμους στη φυσική και όχι μόνο.

Οι παρακάτω σύνδεσμοι παρέχουν περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη βασική έρευνα στον μαγνητισμό και τις εφαρμογές του: oe24, Ειδήσεις MIT, και StudySmarter.