Revolucija u magnetizmu: Novi istraživački program započeo na JGU!

Revolucija u magnetizmu: Novi istraživački program započeo na JGU!

Područje istraživanja magnetizma suočava se sa značajnim promjenama s pokretanjem novog Prioritetnog programa (SPP) koji se fokusira na razvoj nekonvencionalnih magnetskih sustava. Prof. dr. Jairo Sinova sa Sveučilišta Johannes Gutenberg Mainz (JGU) koordinira ovaj inovativni program koji se bavi temeljnim i primijenjenim istraživanjem u ovom uzbudljivom području. Njemačka istraživačka zaklada (DFG) odobrila je SPP pod nazivom "Nekonvencionalni magnetizam: izvan paradigme magnetizma S-valova" i osigurava oko osam milijuna eura za sljedeće tri godine. Projekt će službeno započeti 2026. godine.

SPP ima za cilj redefinirati izazove informacijske tehnologije i pomaknuti granice brzine, gustoće pohrane i učinkovitosti. Posebno se bavi razvojem komponenti i uređaja temeljenih na nekonvencionalnom magnetizmu. Istaknuti koncept u ovom istraživanju je "teramagnetska tehnologija", koja bi mogla omogućiti tisuću puta povećanje brzine i učinkovitosti u odnosu na trenutne tehnologije. To bi potencijalno moglo imati revolucionarne implikacije za elektroniku i digitalnu komunikacijsku infrastrukturu.

Promjena magnetizma kao ključna tehnologija

Ključna komponenta SPP-a je istraživanje alter magnetizma, novootkrivene treće vrste magnetizma koja je teoretski predviđena i eksperimentalno potvrđena. Alter magnetizam kombinira prednosti feromagneta i antiferomagneta. Magnetski spinovi atoma su naizmjenično poredani, ali pod utjecajem jakog magnetskog polja. To otvara potpuno nove mogućnosti primjene u područjima elektronike i spintronike. Otkriće alter magnetizma pretpostavili su fizičari s JGU i Češke akademije znanosti 2019. godine i okarakterizirali su ga kao specifično magnetsko ponašanje 2021. godine.

Prethodno poznati oblici magnetizma, kao što su feromagnetizam i antiferomagnetizam, imaju uvjerljiva svojstva: feromagneti imaju spinove koji su usmjereni u istom smjeru i stvaraju vanjsko magnetsko polje, dok antiferomagneti imaju antiparalelne spinove i stoga ne proizvode mjerljivo vanjsko magnetsko polje. Alter magneti, s druge strane, kombiniraju svojstva obiju kategorija, što rezultira spin-polariziranom strujom. Unatoč svojim jedinstvenim svojstvima, oni ne proizvode izvana mjerljivo magnetsko polje.

Eksperimentalna potvrda i buduće perspektive

Nedavno je eksperimentalno potvrđen alter magnetizam u kristalnom spoju manganov telurid (MnTe), koji je prethodno bio klasificiran kao antiferomagnet. Korištenjem rendgenske fotoemisione spektroskopije, analizirano je cijepanje spina elektrona, s rezultatima u skladu s teorijskim predviđanjima. Ovo je potvrdilo postojanje altermagnetizma i pokazalo da je identificirano više od 200 kandidata za altermagnetsko ponašanje, koji pokazuju različita svojstva izolatora, poluvodiča, metala i supravodiča.

Istraživanje alter magnetizma i novi prioritetni program vode važne ličnosti kao što su prof. dr. Jairo Sinova i dr. Libor Šmejkal. Sinova na JGU radi od 2014. godine i smatra se stručnjakom za magnetska svojstva u mikroelektronici. Šmejkal, koji je bio dio Sinovine grupe do 2024., sada vodi tim na Institutu Max Planck za fiziku složenih sustava u Dresdenu. Njihov bi rad mogao biti ključ za unaprjeđenje teorije i primjene magnetizma u tehnologiji sutrašnjice.

Sve u svemu, interdisciplinarna suradnja između istraživačkih timova iz različitih područja kao što su kondenzirana tvar, znanost o materijalima i inženjerstvo u središtu je napora da se iskoristi potencijal nekonvencionalnog magnetizma. Razvoj u ovom području mogao bi ne samo proširiti osnove fizike, već i omogućiti praktične primjene koje obećavaju značajan napredak u informacijskoj tehnologiji.

Za više informacija o ovoj temi možete pročitati izvješća iz Sveučilište u Mainzu i Science.de biti konzultiran.