Mokslininkai patvirtino trečiosios magnetizmo formos požymius: technologijoms atsiveria naujos galimybės

Sekite TechNaujienos Google

JAV SLAC nacionalinės laboratorijos ir Stanfordo universiteto mokslininkai pateikė naujų tiesioginių įrodymų, kad egzistuoja altermagnetizmas – neįprasta medžiagų magnetinio elgesio forma. Spalio 29 dieną pristatyti žurnalo „Science“ rezultatai gali išplėsti elektronikos ir duomenų saugojimo technologijų galimybes. Vis dėlto tyrimas nėra jau veikiančio revoliucinio procesoriaus pristatymas: kalbama apie eksperimentinį fizikinio reiškinio patvirtinimą.

Oficialiame SLAC pranešime aiškinama, kad komanda tyrė mangano teluridą (MnTe). Šioje medžiagoje aptikta neįprasta elektronų sukinių struktūros savybė, kurios nepaaiškina tradicinis feromagnetizmo arba antiferomagnetizmo modelis. Tyrėjai tai vertina kaip stiprius įrodymus, kad altermagnetizmas yra atskira magnetinė fazė, o ne vien teorinis apibūdinimas.

Kasdien pažįstamuose magnetuose svarbus feromagnetizmas: daugelio elektronų magnetiniai momentai orientuoti panašia kryptimi, todėl medžiaga turi bendrą magnetinį lauką. Antiferomagnetinėse medžiagose gretimų momentų kryptys paprastai priešingos, todėl bendras laukas gali kompensuotis. Altermagnetinėse medžiagose derinamos dalis abiejų klasių savybių, o lemiamą vaidmenį atlieka kristalo struktūros simetrija.

Prieš kelerius metus pasiūlyta altermagnetizmo sąvoka iš pradžių buvo daugiausia teorinių diskusijų dalis. Šįkart tyrėjams pavyko tiesiogiai išmatuoti savybę, susijusią su elektronų sukinių chirališkumu – krypties asimetrija, kurią galima palyginti su spiraliniais laiptais. Būtent tokį signalą buvo svarbu aptikti, kad alternatyvios magnetizmo formos aprašymas būtų paremtas eksperimentiniais duomenimis.

Naujausi straipsniai

4 min. skaitymo • prieš 14 minučių

DI atrado naują medžiagą saulės elementams: laboratorijoje pasiektas 27,2 proc. efektyvumas

4 min. skaitymo • prieš 29 minutės

Mokslininkai atrado, kaip ląstelės „masažuoja“ branduolį, kad atkurtų pažeistą DNR

4 min. skaitymo • prieš 59 minutės

Sacharoje rastas rausvas akmuo – daugiau nei 4,1 mlrd. metų senumo Marso meteoritas

Visi naujausi straipsniai →

Magnetinių medžiagų savybės priklauso nuo mikroskopinio kristalų išsidėstymo. Net jei dvi medžiagos turi panašią cheminę sudėtį, skirtinga atomų simetrija gali pakeisti elektronų sukinių elgesį. Altermagnetizmo tyrimai padeda suprasti būtent šį ryšį. Tai aktualu ieškant medžiagų, kuriose informacijos būsenas būtų galima valdyti tiksliai, kartu sumažinant kai kuriuos įprastų magnetinių struktūrų apribojimus.

Vis dėlto reikia atsargiai vertinti skambius pažadus apie mažiau elektros vartojančius procesorius. Laboratorijoje užfiksuotas fizikinis efektas nebūtinai tiesiogiai pavirsta efektyviu gaminiu. Komercinėje elektronikoje medžiagos turi būti suderinamos su masinės gamybos technologijomis, veikti įvairioje temperatūroje ir pasižymėti patikimu pakartojamumu. Šių savybių tyrimas dažnai užtrunka ilgiau nei pirmasis eksperimentinis atradimas.

Slaptų ar išskirtinių technologijų nereikia ieškoti ir ten, kur mokslininkai pateikia atvirai patikrinamus rezultatus. SLAC pranešimo esmė – aiškiai aprašytas eksperimentas su mangano teluridu, o ne teiginys, kad visa ankstesnė magnetizmo fizika buvo klaidinga. Nauji duomenys leidžia papildyti esamas teorijas ir geriau paaiškinti anksčiau sunkiai suprastas savybes. Tai yra tvirtas, nors dar ankstyvas žingsnis link naujų technologijų.

Ar tai gali pakeisti kompiuterių atmintį?

Vienas galimų altermagnetinių medžiagų privalumų – gebėjimas valdyti sukinio informaciją neturint didelio išorinio magnetinio lauko. Tokia savybė potencialiai naudinga spintronikai, kurioje informacija perduodama ne tik elektronų krūviu, bet ir jų sukiniu. Teoriškai tai gali sudaryti sąlygas naujoms atminties ir logikos architektūroms, tačiau realiems įrenginiams dar reikia spręsti stabilumo, gamybos ir valdymo problemas.

Mokslininkai nurodo platesnes taikymo kryptis – kvantinę elektroniką, atminties įrenginius ir duomenų centrus. Vis dėlto šios sritys išvardijamos kaip ateities potencialas. Nauja eksperimento išvada dar neparodo, kiek konkrečiai sumažėtų elektros sąnaudos, kokiu greičiu veiktų būsimi lustai ar kada jie galėtų patekti į rinką.

Kas laukia po fizikinio patvirtinimo?

Dabar tyrėjams svarbu atrasti ir ištirti daugiau medžiagų, kurių magnetinį elgesį būtų galima valdyti patikimai bei pakartojamai. Praktinėje elektronikoje vien ypatingo efekto neužtenka: jis turi išlikti tinkamoje temperatūroje, būti integruojamas į mikroschemas ir atlaikyti ilgalaikį naudojimą. Tokie klausimai gali pareikalauti dar daug metų tyrimų.

„TechNaujienos.lt“ neseniai aprašė kitą tyrimą apie mažiau elektros vartojančių lustų medžiagas. Naujausias SLAC darbas papildo šią plačią tendenciją: net maži medžiagų fizikos atradimai gali ilgainiui pakeisti tai, kaip kuriami skaičiavimo įrenginiai, tačiau šiandien svarbiausia yra patvirtintas mokslinis rezultatas.