Revolúcia v magnetizme: V JGU sa začal nový výskumný program!

Revolúcia v magnetizme: V JGU sa začal nový výskumný program!

Oblasť výskumu magnetizmu čelí výraznej zmene so spustením nového prioritného programu (SPP), ktorý sa zameriava na vývoj nekonvenčných magnetických systémov. Prof. Dr. Jairo Sinova z Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) koordinuje tento inovatívny program, ktorý sa zaoberá základným a aplikovaným výskumom v tejto vzrušujúcej oblasti. Nemecká výskumná nadácia (DFG) schválila SPP s názvom „Nekonvenčný magnetizmus: za hranicou paradigmy S-vlnového magnetizmu“ a na najbližšie tri roky poskytuje približne osem miliónov eur. Projekt sa oficiálne začne v roku 2026.

Cieľom SPP je nanovo definovať výzvy informačných technológií a posúvať hranice rýchlosti, hustoty ukladania a efektívnosti. Zaoberá sa najmä vývojom komponentov a zariadení založených na nekonvenčnom magnetizme. Významným konceptom v tomto výskume je „teramagnetická technológia“, ktorá by mohla umožniť tisícnásobné zvýšenie rýchlosti a účinnosti oproti súčasným technológiám. To by mohlo mať potenciálne revolučné dôsledky pre elektroniku a digitálnu komunikačnú infraštruktúru.

Zmeniť magnetizmus ako kľúčovú technológiu

Kľúčovou súčasťou SPP je výskum alter magnetizmu, novoobjaveného tretieho typu magnetizmu, ktorý bol teoreticky predpovedaný a experimentálne potvrdený. Alter magnetizmus spája výhody feromagnetík a antiferomagnetík. Magnetické spiny atómov sú striedavo zoradené, ale pod vplyvom silného magnetického poľa. Tým sa otvárajú úplne nové aplikačné možnosti v oblasti elektroniky a spintroniky. Objav alter magnetizmu predpokladali fyzici z JGU a Českej akadémie vied v roku 2019 a charakterizovali ho ako špecifické magnetické správanie v roku 2021.

Predtým známe formy magnetizmu, ako je feromagnetizmus a antiferomagnetizmus, majú presvedčivé vlastnosti: feromagnety majú spiny, ktoré sú zarovnané v rovnakom smere a vytvárajú vonkajšie magnetické pole, zatiaľ čo antiferomagnety majú antiparalelné spiny, a preto nevytvárajú merateľné vonkajšie magnetické pole. Alter magnety na druhej strane kombinujú vlastnosti oboch kategórií, výsledkom čoho je spinovo polarizovaný prúd. Napriek svojim jedinečným vlastnostiam nevytvárajú externe merateľné magnetické pole.

Experimentálne potvrdenie a perspektívy do budúcnosti

Nedávno bol experimentálne potvrdený alter magnetizmus v kryštalickej zlúčenine telurid mangánu (MnTe), ktorý bol predtým klasifikovaný ako antiferomagnet. Použitím röntgenovej fotoemisnej spektroskopie sa analyzovalo štiepenie elektrónového spinu s výsledkami konzistentnými s teoretickými predpoveďami. To potvrdilo existenciu altermagnetizmu a ukazuje, že bolo identifikovaných viac ako 200 kandidátov na altermagnetické správanie, ktorí vykazujú rôzne vlastnosti izolátorov, polovodičov, kovov a supravodičov.

Výskum alter magnetizmu a nový prioritný program vedú významné osobnosti ako prof. Dr. Jairo Sinova a Dr. Libor Šmejkal. Sinova pracuje v JGU od roku 2014 a je považovaná za experta na magnetické vlastnosti v mikroelektronike. Šmejkal, ktorý bol do roku 2024 súčasťou Sinovej skupiny, dnes vedie tím v Inštitúte Maxa Plancka pre fyziku komplexných systémov v Drážďanoch. Ich práca by mohla byť kľúčom k pokroku v teórii a aplikácii magnetizmu v technológiách zajtrajška.

Celkovo je interdisciplinárna spolupráca medzi výskumnými tímami z rôznych oblastí, ako je kondenzovaná hmota, materiálová veda a inžinierstvo, v centre úsilia o využitie potenciálu nekonvenčného magnetizmu. Vývoj v tejto oblasti by mohol nielen rozšíriť základy fyziky, ale umožniť aj praktické aplikácie, ktoré sľubujú významný pokrok v informačných technológiách.

Pre viac informácií o tejto téme si môžete prečítať správy z Univerzita v Mainzi a Science.de byť konzultovaný.