Forradalom a mágnesességben: Az MIT kutatói felfedezték a p-hullám mágnesességét!

Forradalom a mágnesességben: Az MIT kutatói felfedezték a p-hullám mágnesességét!

A fizikában egy úttörő felfedezés messzemenő kihatással lehet a technológiára. A Massachusetts Institute of Technology (MIT) kutatói a mágnesesség új típusát azonosították, P-hullám mágnesesség néven, amely a ferromágnesesség és az antiferromágnesesség tulajdonságait egyesíti egy egyedülálló kombinatorikus megközelítésben. Erről a felfedezésről számoltak be a folyóiratban megjelent közelmúltban Természet május 28-án mutatták be.

A mágnesesség alapvető fizikai erő, amely kulcsszerepet játszik mindennapi életünkben, a hűtőszekrényektől az elektromos motorokig. A mágnesesség alapjai az atomok és elektronok mágneses térben való egymáshoz igazításán alapulnak. A ferromágneses anyagok, például a vas, a nikkel és a kobalt atomi spinjeik párhuzamosan helyezkednek el, erős mágneses mezőket hozva létre. Ezzel szemben az antiferromágneses anyagok a szomszédos atomok ellentétes irányú elrendezését okozzák, ami érvényteleníti mágneses tulajdonságaikat.

A P-hullám mágnesességének felfedezése

Az új mágneses fázist nikkel-jodidban (NiI2), egy kétdimenziós kristályos anyagban fedezték fel. Ebben az anyagban az elektronok előnyös spin-orientációt mutatnak, amely spirális konfigurációkban tükröződik. A kutatók azt találták, hogy az elektronok spinjei elektromos tér alkalmazásával a spin spirál irányába válthatók. Ezzel megnyílik az anyag mágneses tulajdonságainak dinamikus szabályozásának lehetősége, amit külső elektromos feszültségek is befolyásolhatnak.

A felfedezéshez vezető kísérleteket ellenőrzött körülmények között végezték az MIT-ben. A kutatók úgy állítottak elő nikkel-jodidot, hogy elemeket raktak le egy kristályos hordozóra, majd melegítették őket. Az elemzett adatok azt mutatják, hogy az elektronok spinjei korrelálnak a felhasznált polarizált fény kézi képességével. A P-hullám mágnesességét 60 Kelvin körüli ultrahideg hőmérsékleten figyelték meg, ami lehetőséget teremt arra, hogy a jövőben szobahőmérsékleten is találjanak ilyen tulajdonságokkal rendelkező anyagokat.

Lehetőség a technológiában

A P-hullámmágnesesség felfedezése jelentős technológiai változásokat idézhet elő, különösen a spintronika területén. Ennek a technológiának az a célja, hogy az adatok tárolására elektromos töltések helyett elektron spint használjon. Az előnyök ígéretesek: nagyobb tárolási sűrűség, gyorsabb feldolgozási sebesség és alacsonyabb energiafogyasztás következhet. Az érzékelőkben és az autóiparban is vannak lehetséges alkalmazások.

Az MIT-ben végzett kutatás összhangban van az elektronspin manipuláció nagyobb területével. Hasonló erőfeszítéseket tesznek más nemzetközi intézményekben is, például a mainzi Johannes Gutenberg Egyetemen. Míg a P-hullám mágnesesség ígéretes felfedezés, a következő kihívás továbbra is azoknak az anyagoknak az azonosítása marad, amelyek még magasabb hőmérsékleten is mutatják ezeket a különleges tulajdonságokat.

A mágneses fázisátalakulások és alkalmazásaik kutatásának előrehaladása nem csak az alaptudomány számára fontos. Az ilyen átmenetek létfontosságúak annak megértéséhez, hogy az anyagok hogyan változtatják meg mágneses állapotukat, ami közvetlen hatással lehet az innovatív adattárolási és anyagfejlesztési technológiákra. A mágnesesség hőmérséklet-változások vagy nyomásátadások általi befolyásolásának lehetősége szintén nagy érdeklődésre tart számot, és új utakat nyithat meg a fizikában és azon túl is.

Az alábbi linkek további információkat nyújtanak a mágnesesség alapkutatásáról és alkalmazásairól: oe24, MIT News, és StudySmarter.