3 Minutės
Magnetizmo esmė: daugiau nei tik šaldytuvo magnetai
Magnetizmas užima itin svarbią vietą šiuolaikinėje fizikoje ir technologijose, lemiančią veiklą nuo elektros variklių iki kasdien naudojamų prietaisų. Dažniausiai pasitaikanti magnetizmo rūšis – feromagnetizmas – paaiškina, kodėl geležies ar nikelio gaminiai prilimpa prie šaldytuvo. Šiose medžiagose magnetinės atomų ašys išsidėsto ta pačia kryptimi, sudarydamos stiprius magnetinius laukus.
Be feromagnetizmo egzistuoja ir kitų rūšių magnetizmas: paramagnetizmas išreiškia silpnesnį ir laiką efektingą pritraukimą, pastebimą, pavyzdžiui, aliuminyje; antiferomagnetizmas būdingas medžiagoms, kuriose magnetiniai atomai išsidėsto priešingomis kryptimis, todėl jų magnetizmas tarpusavyje panaikinamas. Nors šios rūšys jau išsamiai ištirtos, mokslininkai ilgą laiką numanė galint egzistuoti net dar įvairesni, egzotiški magnetizmo pavidalai.
MIT atradimas: P-Wave magnetizmo pristatymas
Ši sritis prasiplėtė dėl reikšmingo Massachusetts Institute of Technology (MIT) fizikų proveržio. Sujungus feromagnetinių ir antiferomagnetinių medžiagų savybes, tyrimų grupė aptiko naują, iki šiol nematytą magnetizmo formą, pavadintą p-wave magnetizmu. Skirtingai nei tradicinis magnetizmas, gimstantis iš atomų sukinio orientacijos, p-wave magnetizmas grindžiamas unikalia sukinio išsidėstymo tvarka, žadančia išskirtines galimybes ateities technologijoms.
Eksperimentas: atominių sukinio valdymas naudojant nikelio jodidą
Tyrinėjant šią naują sritį, MIT mokslininkai laboratorijoje sukūrė medžiagą – nikelio jodidą (NiI2). Stebėdami elektronų elgseną šiame junginyje, mokslininkai užfiksavo neregėtą reiškinį: nikelio atomai formavo spiralines chiralines sukinio struktūras, kurios veidrodiškai atspindėjo viena kitą. Taikant išorinę įtampą, šios spiralės galėjo būti apverstos priešinga kryptimi. Toks įtampos sukeltas perjungimas pavertė medžiagą p-wave magnetu, kurio magnetinės savybės kyla iš specifinės atomų sukinio tvarkos, o ne iš įprastų elektrinių krūvių.
Poveikis spintronikai ir būsimoms technologijoms
Šis atradimas itin reikšmingas spintronikos srityje – pažangioje elektronikos šakoje, išnaudojančioje ne tik elektronų krūvį, bet ir jų vidinį sukinį. Skirtingai nuo tradicinės elektronikos, kuri duomenis užkoduoja per elektronų judėjimą, spintronika naudoja jų sukinio (aukštyn arba žemyn) orientaciją, suteikdama milžinišką duomenų talpą bei energijos efektyvumą.
MIT tyrinėtojai pabrėžia, kad jų rezultatai – pirmasis pasaulyje stebėtas elektriškai perjungiamos, neįprastos magnetinės būsenos atvejis. Kaip jie teigia: „Šie rezultatai atveria naujas galimybes įgyvendinti simetrija apsaugotą, į įtampą reaguojantį, ne reliatyvistiniam magnetui būdingą sukinio poliarizacijos perjungimą.“ Tai gali paskatinti kitos kartos atminties lustų, gebančių saugoti daug daugiau duomenų nei dabartiniai sprendimai, kūrimą – nepridedant prietaisams papildomo dydžio.
Ateities perspektyvos: iš pagrindinių tyrimų į kasdienius įrenginius
Gebėjimas valdyti atominių sukinio struktūras naudojant elektros įtampą gali iš esmės pakeisti būsimą elektronikos progresą. Spintronikos pagrindu veikiantys lustai, naudojantys p-wave magnetizmą, galėtų užtikrinti gerokai didesnius greičius, mažesnes energijos sąnaudas ir saugesnį duomenų saugojimą. Tolimesni tyrimai bus skirti geresniam šio magnetizmo mechanizmų supratimui bei optimalių medžiagų ir metodų parinkimui pritaikymui masinėje gamyboje.
Išvados
MIT tyrėjų identifikuotas p-wave magnetizmas žymi reikšmingą etapą magnetinių medžiagų ir kvantinės fizikos tyrimuose. Atrasta nauja galimybė valdyti atominius sukinio išsidėstymus naudojant įtampą sukuria tvirtą pagrindą daug žadantiems spintronikos ir duomenų saugojimo technologijų proveržiams. Vystantis tyrimams nuo laboratorinių eksperimentų iki pramoninių sprendimų, galima tikėtis, kad magnetizmo reiškinys dar labiau įsitvirtins mūsų skaitmeniniame pasaulyje.
Komentarai