Revolution inom magnetism: MIT-forskare upptäcker p-vågsmagnetism!

Revolution inom magnetism: MIT-forskare upptäcker p-vågsmagnetism!

En banbrytande upptäckt inom fysiken kan få långtgående konsekvenser för tekniken. Forskare vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) har identifierat en ny typ av magnetism, känd som P-vågsmagnetism, som kombinerar egenskaper hos både ferromagnetism och antiferromagnetism i ett unikt kombinatoriskt tillvägagångssätt. Denna upptäckt rapporterades i en nyligen publicerad publikation i tidskriften Natur presenteras den 28 maj.

Magnetism är en grundläggande fysisk kraft som spelar en nyckelroll i vår vardag, från kylskåp till elmotorer. Grunderna för magnetism är baserade på inriktningen av atomer och elektroner i ett magnetfält. Ferromagnetiska material, såsom järn, nickel och kobolt, uppvisar parallell inriktning av sina atomära spinn, vilket skapar starka magnetfält. Däremot orsakar antiferromagnetiska material angränsande atomer att rikta in sig i motsatta riktningar, vilket tar bort deras magnetiska egenskaper.

Upptäckten av P-vågsmagnetism

Den nya magnetiska fasen upptäcktes i nickeljodid (NiI₂), ett tvådimensionellt kristallint material. I detta material visar elektronerna en föredragen spinnorientering, reflekterad i spiralkonfigurationer. Forskare fann att elektronernas spinn kan växlas i riktning mot spinspiralen genom att applicera ett elektriskt fält. Detta öppnar för möjligheten till dynamisk styrning av materialets magnetiska egenskaper, som kan påverkas av externa elektriska spänningar.

Experimenten som ledde till upptäckten utfördes under kontrollerade förhållanden vid MIT. Forskarna syntetiserade nickeljodid genom att avsätta element på ett kristallint substrat och sedan värma upp dem. De analyserade data visar att elektronernas spinn korrelerar med handheten hos det polariserade ljuset som används. P-vågsmagnetism har observerats vid ultrakalla temperaturer på cirka 60 Kelvin, vilket öppnar möjligheten att hitta material med dessa egenskaper vid rumstemperatur i framtiden.

Potential inom teknik

Upptäckten av P-vågsmagnetism har potential att åstadkomma betydande förändringar inom teknologin, särskilt inom spintronikområdet. Denna teknik syftar till att använda elektronspin istället för elektriska laddningar för att lagra data. Fördelarna är lovande: högre lagringstäthet, snabbare bearbetningshastigheter och lägre energiförbrukning kan följa. Det finns även möjliga tillämpningar inom sensorer och fordonsindustrin.

Forskningen vid MIT överensstämmer med ett större område av elektronspinmanipulation. Liknande insatser görs vid andra internationella institutioner, såsom Johannes Gutenberg-universitetet i Mainz. Även om P-vågsmagnetism är en lovande upptäckt, återstår nästa utmaning att identifiera material som uppvisar dessa speciella egenskaper även vid högre temperaturer.

Framstegen inom forskningen om magnetiska fasövergångar och deras tillämpningar är viktiga inte bara för grundläggande vetenskap. Sådana övergångar är avgörande för att förstå hur material förändrar sina magnetiska tillstånd, vilket kan ha direkta konsekvenser för innovativa teknologier inom datalagring och materialutveckling. Möjligheten att påverka magnetism genom temperaturförändringar eller trycköverföringar är också av stort intresse och skulle kunna öppna upp nya vägar inom och utanför fysiken.

Följande länkar ger ytterligare information om grundforskning inom magnetism och dess tillämpningar: oe24, MIT Nyheter, och StudySmarter.