Revolusjon innen magnetisme: Nytt forskningsprogram startet ved JGU!

Revolusjon innen magnetisme: Nytt forskningsprogram startet ved JGU!

Forskningsfeltet magnetisme står overfor betydelig endring med lanseringen av et nytt prioritert program (SPP) som fokuserer på utvikling av ukonvensjonelle magnetiske systemer. Prof. Dr. Jairo Sinova fra Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) koordinerer dette innovative programmet, som omhandler grunnleggende og anvendt forskning på dette spennende området. Den tyske forskningsstiftelsen (DFG) har godkjent SPP med tittelen "Unconventional Magnetism: Beyond the Paradigm of S-Wave Magnetism" og gir rundt åtte millioner euro for de neste tre årene. Prosjektet starter offisielt i 2026.

SPP har som mål å redefinere utfordringene til informasjonsteknologi og flytte grensene for hastighet, lagringstetthet og effektivitet. Det er spesielt opptatt av utvikling av komponenter og enheter basert på ukonvensjonell magnetisme. Et fremtredende konsept i denne forskningen er "teramagnetisk teknologi", som kan gjøre det mulig å øke hastigheten og effektiviteten tusen ganger i forhold til dagens teknologier. Dette kan potensielt ha revolusjonerende implikasjoner for elektronikk og digital kommunikasjonsinfrastruktur.

Endre magnetisme som en nøkkelteknologi

En nøkkelkomponent i SPP er forskning på altermagnetisme, en nyoppdaget tredje type magnetisme som har blitt forutsagt teoretisk og bekreftet eksperimentelt. Alter magnetisme kombinerer fordelene med ferromagneter og antiferromagneter. De magnetiske spinnene til atomene er vekselvis på linje, men under påvirkning av et sterkt magnetfelt. Dette åpner for helt nye bruksmuligheter innen elektronikk og spintronikk. Oppdagelsen av altermagnetisme ble postulert av fysikere fra JGU og det tsjekkiske vitenskapsakademiet i 2019 og karakterisert som spesifikk magnetisk oppførsel i 2021.

Tidligere kjente former for magnetisme, som ferromagnetisme og antiferromagnetisme, har overbevisende egenskaper: ferromagneter har spinn som er justert i samme retning og genererer et eksternt magnetfelt, mens antiferromagneter har antiparallelle spinn og derfor ikke produserer et målbart eksternt magnetfelt. Alter-magneter, derimot, kombinerer egenskapene til begge kategoriene, noe som resulterer i en spinnpolarisert strøm. Til tross for deres unike egenskaper produserer de ikke et eksternt målbart magnetfelt.

Eksperimentell bekreftelse og fremtidsperspektiver

Nylig ble altermagnetisme bekreftet eksperimentelt i den krystallinske forbindelsen mangan telluride (MnTe), som tidligere ble klassifisert som en antiferromagnet. Ved å bruke røntgenfotoemisjonsspektroskopi ble elektronspinndeling analysert, med resultater i samsvar med teoretiske spådommer. Dette bekreftet eksistensen av altermagnetisme og viser at over 200 kandidater for altermagnetisk oppførsel er identifisert, som viser en rekke egenskaper til isolatorer, halvledere, metaller og superledere.

Forskningen på altermagnetisme og det nye prioriterte programmet ledes av viktige personligheter som Prof. Dr. Jairo Sinova og Dr. Libor Šmejkal ledet. Sinova har jobbet ved JGU siden 2014 og regnes som en ekspert på magnetiske egenskaper i mikroelektronikk. Šmejkal, som var en del av Sinovas gruppe frem til 2024, leder nå et team ved Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems i Dresden. Arbeidet deres kan være nøkkelen til å fremme teorien og anvendelsen av magnetisme i morgendagens teknologi.

Samlet sett er tverrfaglig samarbeid mellom forskerteam fra forskjellige områder som kondensert materie, materialvitenskap og ingeniørvitenskap i sentrum for arbeidet med å utnytte potensialet til ukonvensjonell magnetisme. Utviklingen på dette området kan ikke bare utvide det grunnleggende innen fysikk, men også muliggjøre praktiske applikasjoner som lover betydelige fremskritt innen informasjonsteknologi.

For mer informasjon om dette emnet kan du lese rapportene fra Universitetet i Mainz og Science.de bli konsultert.