Revolution in magnetism: Nytt forskningsprogram startat vid JGU!

Revolution in magnetism: Nytt forskningsprogram startat vid JGU!

Forskningsområdet magnetism står inför betydande förändringar med lanseringen av ett nytt Priority Program (SPP) som fokuserar på utvecklingen av okonventionella magnetiska system. Prof. Dr Jairo Sinova från Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) koordinerar detta innovativa program, som handlar om grundläggande och tillämpad forskning inom detta spännande område. Den tyska forskningsstiftelsen (DFG) har godkänt SPP med titeln "Unconventional Magnetism: Beyond the Paradigm of S-Wave Magnetism" och tillhandahåller cirka åtta miljoner euro för de kommande tre åren. Projektet startar officiellt 2026.

SPP syftar till att omdefiniera informationsteknologins utmaningar och tänja på gränserna för hastighet, lagringstäthet och effektivitet. Det handlar särskilt om utvecklingen av komponenter och enheter baserade på okonventionell magnetism. Ett framträdande koncept i denna forskning är "teramagnetisk teknik", som skulle kunna göra det möjligt att öka hastigheten och effektiviteten tusen gånger jämfört med nuvarande teknologier. Detta kan potentiellt få revolutionerande konsekvenser för elektronik och digital kommunikationsinfrastruktur.

Ändra magnetism som en nyckelteknologi

En nyckelkomponent i SPP är forskning om altermagnetism, en nyupptäckt tredje typ av magnetism som har förutspåtts teoretiskt och bekräftats experimentellt. Alter magnetism kombinerar fördelarna med ferromagneter och antiferromagneter. Atomernas magnetiska spinn är växelvis inriktade, men under påverkan av ett starkt magnetfält. Detta öppnar för helt nya applikationsmöjligheter inom områdena elektronik och spintronik. Upptäckten av altermagnetism postulerades av fysiker från JGU och Tjeckiska vetenskapsakademin 2019 och karakteriserades som specifikt magnetiskt beteende 2021.

Tidigare kända former av magnetism, som ferromagnetism och antiferromagnetism, har övertygande egenskaper: ferromagneter har spinn som är riktade i samma riktning och genererar ett externt magnetfält, medan antiferromagneter har antiparallella spins och därför inte producerar ett mätbart externt magnetfält. Altermagneter, å andra sidan, kombinerar egenskaperna hos båda kategorierna, vilket resulterar i en spinnpolariserad ström. Trots sina unika egenskaper producerar de inte ett externt mätbart magnetfält.

Experimentell bekräftelse och framtidsperspektiv

Nyligen bekräftades förändringsmagnetism experimentellt i den kristallina föreningen mangantellurid (MnTe), som tidigare klassificerades som en antiferromagnet. Genom att använda röntgenfotoemissionsspektroskopi analyserades elektronspinndelning, med resultat som överensstämde med teoretiska förutsägelser. Detta bekräftade existensen av altermagnetism och visar att över 200 kandidater för altermagnetiskt beteende har identifierats, som uppvisar en mängd olika egenskaper hos isolatorer, halvledare, metaller och supraledare.

Forskningen kring altermagnetism och det nya prioriterade programmet leds av viktiga personligheter som prof. Dr. Jairo Sinova och Dr. Libor Šmejkal ledde. Sinova har arbetat på JGU sedan 2014 och anses vara expert på magnetiska egenskaper inom mikroelektronik. Šmejkal, som var en del av Sinovas grupp fram till 2024, leder nu ett team vid Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems i Dresden. Deras arbete kan vara nyckeln till att främja teorin och tillämpningen av magnetism i morgondagens teknologi.

Sammantaget är tvärvetenskapligt samarbete mellan forskarlag från olika områden såsom kondenserad materia, materialvetenskap och ingenjörsvetenskap i centrum för ansträngningarna att utnyttja potentialen hos okonventionell magnetism. Utvecklingen inom detta område skulle inte bara kunna utöka fysikens grunder, utan också möjliggöra praktiska tillämpningar som lovar betydande framsteg inom informationsteknologin.

För mer information om detta ämne kan du läsa rapporterna från University of Mainz och Science.de rådfrågas.