3 Minuten
Magnetizmo supratimas: žymiai daugiau nei tik šaldytuvo magnetai
Magnetizmas yra esminė šiuolaikinės fizikos ir technologijų dalis, turinti didelę įtaką tiek elektros varikliams, tiek daugybei mūsų kasdien naudojamų įrenginių. Dažniausiai sutinkamas magnetizmas – tai feromagnetizmas: būtent dėl šio reiškinio geležis ar nikelis prilimpa prie šaldytuvo durelių. Šiuose feromagnetiniuose medžiagose magnetiniai atomai išsidėsto vienoda kryptimi, taip sukurdami stiprų magnetinį lauką.
Be feromagnetizmo, egzistuoja ir kitos magnetizmo rūšys: paramagnetizmas būdingas silpnesniam ir laikinesniam medžiagų, tokių kaip aliuminis, pritraukimui, o antiferomagnetizmas apibūdina medžiagas, kuriose gretimi magnetiniai atomai nukreipti priešinga kryptimi, todėl jų magnetizmas iš esmės anuliuojasi. Šie magnetizmo tipai yra gerai ištirti. Tačiau mokslininkai jau seniai svarstė, kad gali egzistuoti ir dar egzotiškesni magnetinių savybių pasireiškimai.
MIT atradimas: nauja p-bangos magnetizmo forma
Dėl Masačusetso technologijos instituto (MIT) fizikų proveržio šios srities pažanga tapo realybe. Tyrėjų komandai pavyko susilieti feromagnetinių ir antiferomagnetinių medžiagų savybes ir atrasti iki tol nematytą magnetizmo tipą – vadinamąjį p-bangos magnetizmą. Skirtingai nei įprastinis magnetizmas, kylantis iš atomų sukimosi (arba sukinių) suderinimo, p-bangos magnetizmas pasižymi ypatingu sukinio išsidėstymu, kas atveria naujų galimybių ateities technologijoms.
Eksperimentas: atominių sukinų valdymas su nikelio jodidu
Naujų magnetinių technologijų potencialui įvertinti MIT tyrėjai laboratorijoje sukūrė nikelio jodido (NiI2) junginį. Analizuodami elektronų elgseną šioje medžiagoje, mokslininkai aptiko unikalią ypatybę: nikelio atomai organizavosi į viena kitą atspindinčias spiralines struktūras, vadinamas chiralinėmis sukinio spiralėmis. Įjungus išorinį įtampą, šios spiralės galėjo būti apverstos kita kryptimi. Dėl šio įtampos sukeltos jungties medžiaga tapo p-bangos magnetu – jos magnetines savybes lėmė ne krūvio, o specifinis atominių sukinio tvarkos būdas.
Poveikis spintronikai ir ateities technologijoms
Šis atradimas turi didelę reikšmę spintronikos – pažangios elektronikos šakos, kuri manipuliuoja ne tik elektronų krūviu, bet ir jų sukinio kryptimi – srityje. Skirtingai nuo įprastos elektronikos, kuri duomenis koduoja elektronų judėjimo pagalba, spintronika leidžia išnaudoti elektronų sukinio aukštyn arba žemyn būsenas. Tai žada daug didesnį duomenų tankį ir gerokai aukštesnį energijos efektyvumą.
MIT mokslininkų komanda teigia, kad tai pirmas kartas, kai pavyko stebėti elektriškai perjungiamos, nestandartinės magnetinės medžiagos elgseną. Pasak jų: „Šie rezultatai atveria naują galimybę užtikrinti simetrija apsaugotą sukinio poliariškumo perjungimą įtampa kompensuotame magnete.“ Tai potencialiai leis sukurti naujos kartos atminties lustus, kurie pranoks tradicines technologijas – kompiuteriai ir išmanieji telefonai galės saugoti žymiai daugiau informacijos nepadidindami savo dydžio.
Ateities perspektyvos: nuo fundamentinių tyrimų iki kasdienės elektronikos
Sukinio konfigūracijų valdymas medžiagose naudojant elektros įtampą gali iš esmės pakeisti elektronikos veikimo principus. Lustai, paremti spintronikos sprendimais, pasitelkdami p-bangos magnetizmą, ateityje galėtų užtikrinti daug didesnį darbo greitį, mažesnes energijos sąnaudas ir patikimą duomenų apsaugą. Tolimesni tyrimai bus skirti p-bangos magnetizmo mechanizmams gilinti, medžiagų optimizavimui ir jų pritaikymui pramoniniu mastu.
Išvados
MIT tyrėjų p-bangos magnetizmo identifikavimas ženklina svarbų lūžį magnetinių medžiagų bei kvantinės fizikos srityje. Atvėrę naują būdą valdyti atominių sukinio išsidėstymą elektros įtampa, mokslininkai padėjo tvirtą pagrindą inovatyviems spintronikos ir duomenų kaupimo technologijų sprendimams. Plečiantis šiems tyrimams nuo laboratorijų link realių prietaisų, galime tikėtis naujos eros, kai neįprastos magnetizmo galios taps pagrindu spartesnei, efektyvesnei ir saugesnei skaitmeninei mūsų gyvenimo daliai.
Kommentare