Revolúcia v magnetizme: Výskumníci z MIT objavili magnetizmus p-vlny!

Revolúcia v magnetizme: Výskumníci z MIT objavili magnetizmus p-vlny!

Prevratný objav vo fyzike by mohol mať ďalekosiahle dôsledky pre technológiu. Výskumníci z Massachusettského technologického inštitútu (MIT) identifikovali nový typ magnetizmu, známy ako magnetizmus P-vlny, ktorý kombinuje vlastnosti feromagnetizmu a antiferomagnetizmu v jedinečnom kombinatorickom prístupe. Tento objav bol uvedený v nedávnej publikácii v časopise Príroda predstavený 28. mája.

Magnetizmus je základná fyzická sila, ktorá hrá kľúčovú úlohu v našom každodennom živote, od chladničiek až po elektromotory. Základy magnetizmu sú založené na usporiadaní atómov a elektrónov v magnetickom poli. Feromagnetické materiály, ako je železo, nikel a kobalt, vykazujú paralelné zarovnanie svojich atómových spinov, čím vytvárajú silné magnetické polia. Na rozdiel od toho antiferomagnetické materiály spôsobujú, že susedné atómy sa zoraďujú v opačných smeroch, čím sa rušia ich magnetické vlastnosti.

Objav magnetizmu P-vĺn

Nová magnetická fáza bola objavená v jodide nikelnom (NiI₂), dvojrozmernom kryštalickom materiáli. V tomto materiáli elektróny vykazujú preferovanú spinovú orientáciu, ktorá sa odráža v špirálových konfiguráciách. Výskumníci zistili, že rotácie elektrónov je možné prepínať v smere špirály rotácie pôsobením elektrického poľa. Otvára sa tak možnosť dynamickej kontroly magnetických vlastností materiálu, ktoré je možné ovplyvniť vonkajším elektrickým napätím.

Experimenty, ktoré viedli k objavu, sa uskutočnili za kontrolovaných podmienok na MIT. Vedci syntetizovali jodid nikelnatý nanesením prvkov na kryštalický substrát a ich následným zahriatím. Analyzované údaje ukazujú, že spiny elektrónov korelujú s šikovnosťou použitého polarizovaného svetla. Magnetizmus P-vĺn bol pozorovaný pri ultrachladných teplotách okolo 60 Kelvinov, čo otvára možnosť nájsť materiály s týmito vlastnosťami pri izbovej teplote v budúcnosti.

Potenciál v technológii

Objav magnetizmu P-vĺn má potenciál priniesť významné zmeny v technológii, najmä v oblasti spintroniky. Cieľom tejto technológie je použiť na ukladanie údajov elektrónový spin namiesto elektrických nábojov. Výhody sú sľubné: môže nasledovať vyššia hustota úložiska, vyššia rýchlosť spracovania a nižšia spotreba energie. Možné sú aj aplikácie v senzoroch a automobilovom priemysle.

Výskum na MIT je v súlade s väčším poľom manipulácie so spinom elektrónov. Podobné snahy vyvíjajú aj ďalšie medzinárodné inštitúcie, ako napríklad Univerzita Johannesa Gutenberga v Mainzi. Zatiaľ čo magnetizmus P-vĺn je sľubným objavom, ďalšou výzvou zostáva identifikovať materiály, ktoré vykazujú tieto špeciálne vlastnosti aj pri vyšších teplotách.

Pokrok vo výskume magnetických fázových prechodov a ich aplikácií je dôležitý nielen pre základnú vedu. Takéto prechody sú rozhodujúce pre pochopenie toho, ako materiály menia svoje magnetické stavy, čo môže mať priame dôsledky pre inovatívne technológie pri ukladaní údajov a vývoji materiálov. Možnosť ovplyvňovania magnetizmu prostredníctvom zmien teploty alebo prenosu tlaku je tiež veľmi zaujímavá a mohla by otvoriť nové cesty vo fyzike a mimo nej.

Nasledujúce odkazy poskytujú ďalšie informácie o základnom výskume magnetizmu a jeho aplikáciách: oe24, Správy MIT, a Študujte inteligentnejšie.