Revolution i magnetisme: Nyt forskningsprogram startet på JGU!

Revolution i magnetisme: Nyt forskningsprogram startet på JGU!

Forskningsfeltet for magnetisme står over for betydelige ændringer med lanceringen af ​​et nyt Priority Program (SPP), der fokuserer på udviklingen af ​​ukonventionelle magnetiske systemer. Prof. Dr. Jairo Sinova fra Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) koordinerer dette innovative program, som beskæftiger sig med grundlæggende og anvendt forskning inden for dette spændende område. Den tyske forskningsfond (DFG) har godkendt SPP med titlen "Ukonventionel magnetisme: Beyond the Paradigm of S-Wave Magnetism" og yder omkring otte millioner euro for de næste tre år. Projektet starter officielt i 2026.

SPP har til formål at omdefinere udfordringerne ved informationsteknologi og skubbe grænserne for hastighed, lagertæthed og effektivitet. Det er især optaget af udviklingen af ​​komponenter og enheder baseret på ukonventionel magnetisme. Et fremtrædende koncept i denne forskning er "teramagnetisk teknologi", som kunne gøre det muligt at øge hastigheden og effektiviteten tusind gange i forhold til nuværende teknologier. Dette kan potentielt have revolutionerende konsekvenser for elektronik og digital kommunikationsinfrastruktur.

Ændr magnetisme som en nøgleteknologi

En nøglekomponent i SPP er forskning i altermagnetisme, en nyopdaget tredje type magnetisme, der er blevet forudsagt teoretisk og bekræftet eksperimentelt. Alter magnetisme kombinerer fordelene ved ferromagneter og antiferromagneter. Atomernes magnetiske spins er skiftevis justeret, men under påvirkning af et stærkt magnetfelt. Dette åbner op for helt nye anvendelsesmuligheder inden for elektronik og spintronik. Opdagelsen af ​​altermagnetisme blev postuleret af fysikere fra JGU og Det Tjekkiske Videnskabsakademi i 2019 og karakteriseret som specifik magnetisk adfærd i 2021.

Tidligere kendte former for magnetisme, såsom ferromagnetisme og antiferromagnetisme, har overbevisende egenskaber: ferromagneter har spins, der er justeret i samme retning og genererer et eksternt magnetfelt, mens antiferromagneter har antiparallelle spins og derfor ikke producerer et målbart eksternt magnetfelt. Alter-magneter kombinerer på den anden side egenskaberne for begge kategorier, hvilket resulterer i en spin-polariseret strøm. På trods af deres unikke egenskaber producerer de ikke et eksternt målbart magnetfelt.

Eksperimentel bekræftelse og fremtidsperspektiver

For nylig blev altermagnetisme bekræftet eksperimentelt i den krystallinske forbindelse mangan tellurid (MnTe), som tidligere var klassificeret som en antiferromagnet. Ved at bruge røntgenfotoemissionsspektroskopi blev elektronspinopdeling analyseret med resultater i overensstemmelse med teoretiske forudsigelser. Dette bekræftede eksistensen af ​​altermagnetisme og viser, at over 200 kandidater til altermagnetisk adfærd er blevet identificeret, som udviser en række egenskaber af isolatorer, halvledere, metaller og superledere.

Forskningen i altermagnetisme og det nye prioriteringsprogram ledes af vigtige personligheder som professor Dr. Jairo Sinova og Dr. Libor Šmejkal ledet. Sinova har arbejdet på JGU siden 2014 og betragtes som en ekspert i magnetiske egenskaber i mikroelektronik. Šmejkal, som var en del af Sinovas gruppe indtil 2024, leder nu et team på Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems i Dresden. Deres arbejde kan være nøglen til at fremme teorien og anvendelsen af ​​magnetisme i fremtidens teknologi.

Samlet set er tværfagligt samarbejde mellem forskerhold fra forskellige områder såsom kondenseret stof, materialevidenskab og teknik i centrum for bestræbelserne på at udnytte potentialet ved ukonventionel magnetisme. Udviklingen på dette område kunne ikke kun udvide det grundlæggende i fysikken, men også muliggøre praktiske anvendelser, der lover betydelige fremskridt inden for informationsteknologi.

For mere information om dette emne kan du læse rapporterne fra Universitetet i Mainz og Science.de blive hørt.