Ilmuwan menemukan bentuk magnet ke -3 baru yang mungkin menjadi ‘tautan yang hilang’ dalam pencarian superkonduktivitas
Para peneliti telah memperoleh bukti konklusif pertama dari kelas ketiga yang sulit dipahami daya tarikdisebut Altermagnetism. Temuan mereka, diterbitkan 11 Desember di jurnal Alamdapat merevolusi desain perangkat memori magnetik berkecepatan tinggi baru dan memberikan potongan puzzle yang hilang dalam pengembangan yang lebih baik superkonduktor bahan.
“Kami sebelumnya memiliki dua jenis magnet yang mapan,” Penulis Studi Oliver Aminseorang peneliti postdoctoral di University of Nottingham di Inggris, mengatakan kepada Live Science. “Ferromagnetisme, di mana momen -momen magnetik, yang dapat Anda bayangkan seperti panah kompas kecil pada skala atom, semua menunjuk ke arah yang sama. Dan antiferromagnetisme, di mana momen -momen magnetik tetangga mengarah ke arah yang berlawanan – Anda dapat membayangkan lebih seperti papan catur ubin putih dan hitam bergantian. “
Spin elektron dalam arus listrik harus mengarah ke salah satu dari dua arah dan dapat sejajar dengan atau terhadap momen -momen magnetik ini untuk menyimpan atau membawa informasi, membentuk dasar perangkat memori magnetik.
Bentuk magnet baru
Bahan altermagnetic, Pertama berteori pada tahun 2022memiliki struktur yang berada di suatu tempat di antaranya. Setiap momen magnetik individu menunjuk ke arah yang berlawanan sebagai tetangganya, seperti dalam bahan antiferromagnetik. Tetapi setiap unit sedikit terpelintir relatif terhadap atom magnetik yang berdekatan ini, menghasilkan beberapa sifat seperti feromagnetik.
Oleh karena itu, Altermagnets menggabungkan sifat terbaik dari bahan ferromagnetik dan antiferromagnetik. “Manfaat Ferromagnet adalah bahwa kami memiliki cara mudah membaca dan menulis memori menggunakan domain naik atau turun ini,” kata rekan penulis studi Alfred Dal Dinseorang mahasiswa doktoral juga di Universitas Nottingham, mengatakan kepada Live Science. “Tetapi karena bahan -bahan ini memiliki magnet net, informasi itu juga mudah hilang dengan menyeka magnet di atasnya.”
Sebaliknya, bahan antiferromagnetik jauh lebih menantang untuk memanipulasi penyimpanan informasi. Karena mereka memiliki magnet nol bersih, informasi dalam materi ini jauh lebih aman dan lebih cepat untuk dibawa. “Altermagnet memiliki kecepatan dan ketahanan antiferromagnet, tetapi mereka juga memiliki sifat penting dari ferromagnet yang disebut pemecahan simetri pembalikan waktu,” kata Dal Din.
Properti yang membengkokkan pikiran ini melihat simetri objek yang bergerak maju dan mundur dalam waktu. “Misalnya, partikel gas terbang, bertabrakan secara acak dan mengisi ruang,” kata Amin. “Jika Anda mundur waktu, perilaku itu terlihat tidak berbeda.” “
Ini berarti simetri dilestarikan. Namun, karena elektron memiliki putaran kuantum dan momen magnetik, membalikkan waktu – dan, oleh karena itu, arah perjalanan – membalik putaran, yang berarti simetri rusak. “Jika Anda melihat kedua sistem elektron itu – satu di mana waktu berkembang secara normal dan satu di mana Anda berada di Rewind – mereka terlihat berbeda, sehingga simetri rusak,” jelas Amin. “Ini memungkinkan fenomena listrik tertentu ada.”
Menemukan ‘tautan yang hilang’ dari superkonduktivitas
Tim – Dipimpin oleh Peter Wadleyseorang profesor fisika di University of Nottingham – menggunakan teknik yang disebut mikroskop elektron fotoemission untuk gambar struktur dan sifat magnetik Telluride mangan, bahan yang sebelumnya diyakini sebagai antiferromagnetik.
“Aspek-aspek magnet yang berbeda menjadi diterangi tergantung pada polarisasi sinar-X yang kita pilih,” kata Amin. Cahaya terpolarisasi melingkar mengungkapkan berbagai domain magnetik yang diciptakan oleh pemecahan simetri pembalikan waktu, sementara sinar-X yang terpolarisasi secara horizontal atau vertikal memungkinkan tim untuk mengukur arah momen magnetik di seluruh material. Dengan menggabungkan hasil dari kedua percobaan, para peneliti menciptakan peta pertama dari berbagai domain dan struktur magnetik dalam bahan altermagnetik.
Dengan bukti konsep ini, tim membuat serangkaian perangkat altermagnetik dengan memanipulasi struktur magnetik internal melalui teknik bersepeda termal yang terkontrol.
“Kami dapat membentuk tekstur pusaran eksotis ini di kedua perangkat heksagonal dan segitiga,” kata Amin. “Vortisitas ini semakin mendapatkan perhatian dalam spintronics sebagai pembawa informasi potensial, jadi ini adalah contoh pertama yang bagus tentang cara membuat perangkat praktis.”
Penulis penelitian mengatakan kekuatan untuk gambar dan mengendalikan bentuk magnet baru ini dapat merevolusi desain perangkat memori generasi berikutnya, dengan peningkatan kecepatan operasional dan peningkatan ketahanan dan kemudahan penggunaan.
“Altermagnetisme juga akan membantu pengembangan superkonduktivitas,” kata Dal Din. “Untuk waktu yang lama, ada lubang di simetri antara kedua area ini, dan kelas material magnetik yang tetap sulit dipahami sampai sekarang ternyata adalah tautan yang hilang dalam teka -teki ini.”
Catatan Editor: Kisah ini diperbarui pada hari Jumat, 24 Januari pukul 10:05 pagi untuk mengganti diagram yang menunjukkan altermagnetisme dengan yang menunjukkan orientasi spin elektron yang benar.
