Magnētisma revolūcija: MIT pētnieki atklāj p-viļņu magnētismu!

Magnētisma revolūcija: MIT pētnieki atklāj p-viļņu magnētismu!

Revolucionāram atklājumam fizikā var būt tālejoša ietekme uz tehnoloģijām. Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MIT) pētnieki ir identificējuši jaunu magnētisma veidu, kas pazīstams kā P-viļņu magnētisms, kas apvieno gan feromagnētisma, gan antiferomagnētisma īpašības unikālā kombinatoriskā pieejā. Šis atklājums tika ziņots nesen publicētajā žurnālā Daba prezentēts 28. maijā.

Magnētisms ir būtisks fiziskais spēks, kam ir galvenā loma mūsu ikdienas dzīvē, sākot no ledusskapjiem un beidzot ar elektromotoriem. Magnētisma pamati ir balstīti uz atomu un elektronu izlīdzināšanu magnētiskajā laukā. Feromagnētiskie materiāli, piemēram, dzelzs, niķelis un kobalts, uzrāda paralēlu atomu griezienu izlīdzināšanu, radot spēcīgus magnētiskos laukus. Turpretim antiferomagnētiskie materiāli liek blakus esošajiem atomiem izlīdzināties pretējos virzienos, atceļot to magnētiskās īpašības.

P-viļņu magnētisma atklāšana

Jaunā magnētiskā fāze tika atklāta niķeļa jodīdā (NiI₂), divdimensiju kristāliskā materiālā. Šajā materiālā elektroniem ir vēlamā griešanās orientācija, kas atspoguļota spirālveida konfigurācijās. Pētnieki atklāja, ka elektronu spinus var pārslēgt griešanās spirāles virzienā, pielietojot elektrisko lauku. Tas paver iespēju dinamiski kontrolēt materiāla magnētiskās īpašības, kuras var ietekmēt ārējie elektriskie spriegumi.

Eksperimenti, kas noveda pie atklājuma, tika veikti kontrolētos apstākļos MIT. Pētnieki sintezēja niķeļa jodīdu, nogulsnējot elementus uz kristāliska substrāta un pēc tam tos karsējot. Analizētie dati liecina, ka elektronu spini korelē ar izmantotās polarizētās gaismas spēju. P-viļņu magnētisms ir novērots ļoti aukstā temperatūrā, kas ir aptuveni 60 Kelvini, kas paver iespēju nākotnē atrast materiālus ar šīm īpašībām istabas temperatūrā.

Potenciāls tehnoloģijās

P-viļņu magnētisma atklāšana var radīt būtiskas izmaiņas tehnoloģijā, jo īpaši spintronikas jomā. Šīs tehnoloģijas mērķis ir datu glabāšanai izmantot elektronu spinu, nevis elektriskos lādiņus. Ieguvumi ir daudzsološi: varētu sekot lielāks uzglabāšanas blīvums, ātrāks apstrādes ātrums un mazāks enerģijas patēriņš. Iespējami pielietojumi arī sensoros un automobiļu rūpniecībā.

MIT pētījumi atbilst lielākam elektronu griešanās manipulācijas laukam. Līdzīgi centieni tiek veikti arī citās starptautiskās institūcijās, piemēram, Johannesa Gūtenberga universitātē Maincā. Lai gan P-viļņu magnētisms ir daudzsološs atklājums, nākamais izaicinājums joprojām ir identificēt materiālus, kuriem piemīt šīs īpašās īpašības pat augstākās temperatūrās.

Magnētisko fāzu pāreju un to pielietojuma pētījumu progress ir svarīgs ne tikai fundamentālajai zinātnei. Šādas pārejas ir ļoti svarīgas, lai saprastu, kā materiāli maina savus magnētiskos stāvokļus, kas var tieši ietekmēt novatoriskas tehnoloģijas datu glabāšanā un materiālu izstrādē. Liela interese ir arī iespēja ietekmēt magnētismu ar temperatūras izmaiņām vai spiediena pārnesi, un tā varētu pavērt jaunas iespējas fizikā un ne tikai.

Tālāk norādītajās saitēs ir sniegta papildu informācija par magnētisma fundamentālajiem pētījumiem un to pielietojumiem: oe24, MIT ziņas, un StudySmarter.