Magnētisma revolūcija: JGU uzsākta jauna pētniecības programma!

Magnētisma revolūcija: JGU uzsākta jauna pētniecības programma!

Magnētisma pētniecības joma saskaras ar būtiskām pārmaiņām, uzsākot jaunu prioritāro programmu (SPP), kas koncentrējas uz netradicionālu magnētisko sistēmu izstrādi. Prof. Dr. Jairo Sinova no Maincas Johannesa Gūtenberga universitātes (JGU) koordinē šo novatorisko programmu, kas nodarbojas ar fundamentāliem un lietišķajiem pētījumiem šajā aizraujošajā jomā. Vācijas Pētniecības fonds (DFG) ir apstiprinājis SPP ar nosaukumu “Netradicionālais magnētisms: ārpus S-viļņa magnētisma paradigmas” un nākamajiem trim gadiem nodrošina aptuveni astoņus miljonus eiro. Projekts oficiāli sāksies 2026. gadā.

SPP mērķis ir no jauna definēt informācijas tehnoloģiju izaicinājumus un paplašināt ātruma, uzglabāšanas blīvuma un efektivitātes robežas. Tas ir īpaši saistīts ar komponentu un ierīču izstrādi, kuru pamatā ir netradicionāls magnētisms. Ievērojama šī pētījuma koncepcija ir "teramagnētiskā tehnoloģija", kas varētu ļaut palielināt ātrumu un efektivitāti tūkstoškārtīgi salīdzinājumā ar pašreizējām tehnoloģijām. Tam varētu būt revolucionāra ietekme uz elektroniku un digitālo sakaru infrastruktūru.

Mainīt magnētismu kā galveno tehnoloģiju

SPP galvenā sastāvdaļa ir izmainītā magnētisma izpēte, jaunatklātais trešais magnētisma veids, kas ir teorētiski prognozēts un eksperimentāli apstiprināts. Alter magnētisms apvieno feromagnētu un antiferomagnētu priekšrocības. Atomu magnētiskie spini ir pārmaiņus izlīdzināti, bet spēcīga magnētiskā lauka ietekmē. Tas paver pilnīgi jaunas pielietojuma iespējas elektronikas un spintronikas jomās. 2019. gadā JGU un Čehijas Zinātņu akadēmijas fiziķi postulēja mainītā magnētisma atklāšanu, un 2021. gadā to raksturoja kā specifisku magnētisko uzvedību.

Iepriekš zināmām magnētisma formām, piemēram, feromagnētismam un antiferomagnētismam, piemīt pārliecinošas īpašības: feromagnētiem ir spini, kas ir izlīdzināti vienā virzienā un rada ārēju magnētisko lauku, savukārt antiferomagnētiem ir pretparalēli spini, un tāpēc tie nerada izmērāmu ārējo magnētisko lauku. No otras puses, alter magnēti apvieno abu kategoriju īpašības, kā rezultātā rodas spin-polarizēta strāva. Neskatoties uz to unikālajām īpašībām, tie nerada ārēji izmērāmu magnētisko lauku.

Eksperimentāls apstiprinājums un nākotnes perspektīvas

Nesen eksperimentāli tika apstiprināts mainītais magnētisms kristāliskā savienojumā mangāna telurīds (MnTe), kas iepriekš tika klasificēts kā antiferomagnēts. Izmantojot rentgenstaru fotoemisijas spektroskopiju, tika analizēta elektronu spina sadalīšana ar rezultātiem, kas atbilst teorētiskajām prognozēm. Tas apstiprināja altermagnētisma esamību un parāda, ka ir identificēti vairāk nekā 200 altermagnētiskās uzvedības kandidāti, kuriem piemīt dažādas izolatoru, pusvadītāju, metālu un supravadītāju īpašības.

Alter magnētisma izpēti un jauno prioritāro programmu vada tādas nozīmīgas personības kā prof. Dr. Jairo Sinova un Dr. Libor Šmejkal. Sinova strādā JGU kopš 2014. gada un tiek uzskatīta par mikroelektronikas magnētisko īpašību ekspertu. Šmejkals, kurš bija daļa no Sinova grupas līdz 2024. gadam, tagad vada komandu Maksa Planka Sarežģītu sistēmu fizikas institūtā Drēzdenē. Viņu darbs varētu būt atslēga, lai attīstītu magnētisma teoriju un pielietojumu rītdienas tehnoloģijās.

Kopumā starpdisciplināra sadarbība starp pētniecības komandām no dažādām jomām, piemēram, kondensētās vielas, materiālu zinātnes un inženierijas, ir centienu centrā, lai izmantotu netradicionālā magnētisma potenciālu. Attīstība šajā jomā varētu ne tikai paplašināt fizikas pamatus, bet arī nodrošināt praktiskus lietojumus, kas sola būtisku progresu informācijas tehnoloģijās.

Lai iegūtu plašāku informāciju par šo tēmu, varat izlasīt ziņojumus no Maincas Universitāte un Science.de jākonsultējas.