Революция в магнетизма: Нова изследователска програма стартира в JGU!

Революция в магнетизма: Нова изследователска програма стартира в JGU!

Изследователската област на магнетизма е изправена пред значителна промяна със стартирането на нова приоритетна програма (SPP), която се фокусира върху разработването на неконвенционални магнитни системи. Проф. д-р Хайро Синова от университета Йоханес Гутенберг в Майнц (JGU) координира тази иновативна програма, която се занимава с фундаментални и приложни изследвания в тази вълнуваща област. Германската изследователска фондация (DFG) одобри SPP, озаглавен „Неконвенционален магнетизъм: Отвъд парадигмата на S-вълновия магнетизъм“ и предоставя около осем милиона евро за следващите три години. Проектът ще стартира официално през 2026 г.

SPP има за цел да предефинира предизвикателствата на информационните технологии и да разшири границите на скорост, плътност на съхранение и ефективност. Особено се занимава с разработването на компоненти и устройства, базирани на неконвенционален магнетизъм. Известна концепция в това изследване е „терамагнитната технология“, която може да позволи скоростта и ефективността да бъдат увеличени хилядократно спрямо настоящите технологии. Това потенциално може да има революционни последици за електрониката и цифровата комуникационна инфраструктура.

Променете магнетизма като ключова технология

Ключов компонент на SPP е изследване на алтермагнетизма, новооткрит трети тип магнетизъм, който е прогнозиран теоретично и потвърден експериментално. Алтермагнетизмът съчетава предимствата на феромагнетиците и антиферомагнетиците. Магнитните завъртания на атомите са алтернативно подредени, но под въздействието на силно магнитно поле. Това отваря напълно нови възможности за приложение в областта на електрониката и спинтрониката. Откриването на алтермагнетизма беше постулирано от физици от JGU и Чешката академия на науките през 2019 г. и характеризирано като специфично магнитно поведение през 2021 г.

Познатите досега форми на магнетизъм, като феромагнетизъм и антиферомагнетизъм, имат убедителни свойства: феромагнетиците имат спинове, които са подравнени в една и съща посока и генерират външно магнитно поле, докато антиферомагнетиците имат антипаралелни спинове и следователно не произвеждат измеримо външно магнитно поле. Алтер магнитите, от друга страна, комбинират свойствата на двете категории, което води до спин-поляризиран ток. Въпреки уникалните си свойства, те не произвеждат външно измеримо магнитно поле.

Експериментално потвърждение и бъдещи перспективи

Наскоро алтермагнетизмът беше потвърден експериментално в кристалното съединение манганов телурид (MnTe), което преди беше класифицирано като антиферомагнетик. Чрез използване на рентгенова фотоемисионна спектроскопия беше анализирано спиновото разделяне на електрони, като резултатите съответстваха на теоретичните прогнози. Това потвърди съществуването на алтермагнетизъм и показва, че са идентифицирани над 200 кандидати за алтермагнитно поведение, показващи разнообразие от свойства на изолатори, полупроводници, метали и свръхпроводници.

Изследването на алтермагнетизма и новата приоритетна програма се ръководят от важни личности като проф. д-р Jairo Sinova и д-р Libor Šmejkal. Синова работи в JGU от 2014 г. и се счита за експерт по магнитни свойства в микроелектрониката. Шмейкал, който беше част от групата на Синова до 2024 г., сега ръководи екип в Института Макс Планк за физика на сложните системи в Дрезден. Тяхната работа може да бъде ключът към напредването на теорията и приложението на магнетизма в бъдещите технологии.

Като цяло, интердисциплинарното сътрудничество между изследователски екипи от различни области като кондензирана материя, наука за материалите и инженерство е в центъра на усилията за използване на потенциала на нетрадиционния магнетизъм. Развитието в тази област може не само да разшири основите на физиката, но и да позволи практически приложения, които обещават значителен напредък в информационните технологии.

За повече информация по темата можете да прочетете докладите от Университет в Майнц и Science.de да бъдат консултирани.