Vallankumous magnetismissa: Uusi tutkimusohjelma aloitettiin JGU:ssa!

Vallankumous magnetismissa: Uusi tutkimusohjelma aloitettiin JGU:ssa!

Magnetismin tutkimusala on merkittävän muutoksen edessä uuden Epätavanomaisten magneettijärjestelmien kehittämiseen keskittyvän ensisijaisen ohjelman (SPP) myötä. Professori Dr. Jairo Sinova Johannes Gutenberg University Mainzista (JGU) koordinoi tätä innovatiivista ohjelmaa, joka käsittelee perus- ja soveltavaa tutkimusta tällä jännittävällä alueella. Saksan tutkimussäätiö (DFG) on hyväksynyt SPP:n nimeltä "Unconventional Magnetism: Beyond the Paradigm of S-Wave Magnetism" ja tarjoaa noin kahdeksan miljoonaa euroa seuraaville kolmelle vuodelle. Projekti alkaa virallisesti vuonna 2026.

SPP:n tavoitteena on määritellä uudelleen tietotekniikan haasteet ja siirtää nopeuden, tallennustiheyden ja tehokkuuden rajoja. Se keskittyy erityisesti epätavanomaiseen magnetismiin perustuvien komponenttien ja laitteiden kehittämiseen. Tässä tutkimuksessa näkyvä konsepti on "teramagneettinen tekniikka", jonka avulla nopeutta ja tehokkuutta voidaan lisätä tuhatkertaisesti nykyiseen teknologiaan verrattuna. Tällä voi olla vallankumouksellisia vaikutuksia elektroniikkaan ja digitaaliseen viestintäinfrastruktuuriin.

Muuta magnetismia avainteknologiana

SPP:n avainkomponentti on altermagnetismin tutkimus, äskettäin löydetty kolmas magnetismin tyyppi, joka on ennustettu teoreettisesti ja vahvistettu kokeellisesti. Alter magnetismi yhdistää ferromagneettien ja antiferromagneettien edut. Atomien magneettiset spinit ovat vuorotellen linjassa, mutta voimakkaan magneettikentän vaikutuksesta. Tämä avaa täysin uusia käyttömahdollisuuksia elektroniikan ja spintroniikan aloilla. JGU:n ja Tšekin tiedeakatemian fyysikot väittivät muuttuneen magnetismin löytämisen vuonna 2019, ja vuonna 2021 sitä luonnehdittiin erityiseksi magneettiseksi käyttäytymiseksi.

Aikaisemmin tunnetuilla magnetismin muodoilla, kuten ferromagnetismilla ja antiferromagnetismilla, on vakuuttavia ominaisuuksia: ferromagneeteilla on samaan suuntaan kohdistetut spinit, jotka tuottavat ulkoisen magneettikentän, kun taas antiferromagneeteilla on vastasuuntaiset spinit, eivätkä ne siksi tuota mitattavaa ulkoista magneettikenttää. Alter-magneetit puolestaan ​​yhdistävät molempien luokkien ominaisuudet, mikä johtaa spin-polarisoituun virtaan. Ainutlaatuisista ominaisuuksistaan ​​​​huolimatta ne eivät tuota ulkoisesti mitattavaa magneettikenttää.

Kokeellinen vahvistus ja tulevaisuuden näkymät

Äskettäin muuttunut magnetismi vahvistettiin kokeellisesti kiteisessä mangaanitelluridissa (MnTe), joka oli aiemmin luokiteltu antiferromagneetiksi. Röntgenfotoemissiospektroskopiaa käyttämällä analysoitiin elektronien spinjakauma, jonka tulokset olivat yhtäpitäviä teoreettisten ennusteiden kanssa. Tämä vahvisti altermagnetismin olemassaolon ja osoittaa, että yli 200 ehdokasta altermagneettiseen käyttäytymiseen on tunnistettu, ja niillä on erilaisia ​​eristeiden, puolijohteiden, metallien ja suprajohteiden ominaisuuksia.

Altermagnetismin tutkimusta ja uutta prioriteettiohjelmaa johtavat tärkeät henkilöt, kuten prof. tohtori Jairo Sinova ja tohtori Libor Šmejkal. Sinova on työskennellyt JGU:ssa vuodesta 2014 ja häntä pidetään mikroelektroniikan magneettisten ominaisuuksien asiantuntijana. Šmejkal, joka kuului Sinovan ryhmään vuoteen 2024 asti, johtaa nyt tiimiä Max Planckin kompleksisten järjestelmien fysiikan instituutissa Dresdenissä. Heidän työnsä voisi olla avain magnetismin teorian ja soveltamisen edistämiseen tulevaisuuden teknologiassa.

Kaiken kaikkiaan tieteidenvälinen yhteistyö eri alojen, kuten kondensoituneen aineen, materiaalitieteen ja tekniikan tutkimusryhmien välillä on keskiössä pyrkimyksissä hyödyntää epätavanomaisen magnetismin potentiaalia. Tämän alan kehitys ei voisi ainoastaan ​​laajentaa fysiikan perusteita, vaan mahdollistaa myös käytännön sovelluksia, jotka lupaavat merkittäviä edistysaskeleita tietotekniikassa.

Lisätietoja tästä aiheesta voit lukea raporteista Mainzin yliopisto ja Science.de kuulla.