یک آهنربای عجیب بدون میدان مغناطیسی

محققان دانمارکی ماده‌ای ابداع کرده‌اند که میدان‌های پراکنده را حذف می‌کند که راهکاری کلیدی برای ساخت دستگاه‌های الکترونیکی کوچکتر و فشرده‌تر بدون تداخل مغناطیسی محسوب می‌شود.

به گزارش سیناپرس، محققان دانشگاه فنی دانمارک ماده مغناطیسی ایده‌آلی ابداع کرده اند که از میدان های پراکنده که مقیاس‌پذیری دستگاه‌ها را در سیستم‌های الکترونیکی مدرن محدود می‌کنند، جلوگیری می‌کند.

آهنرباها ابزارهایی قدرتمند اما پر از نویز هستند. آنها میدان های مغناطیسی نامرئی را نشت می کنند که با هر چیزی که نزدیکشان باشد، تداخل ایجاد می کند. اگر قرار باشد دستگاه های الکترونیکی کوچکتر شوند و قابلیت های بیشتری در فضاهای جمع و جورتر جای گیرند، این امر به یک چالش تبدیل می شود.

هم اکنون گروهی از محققان بین المللی در دانشگاه فنی دانمارک(DTU)چیزی تقریبا غیرممکن ابداع کرده اند. آنها آهنربایی ساخته اند که داخلش بسیار قدرتمند است اما در خارج تقریبا نامرئی است و این رفتار حتی در دمایی بالاتر از محیط حفظ می شود.

«کاسپر استین پدرسن» یکی از محققان پژوهش می گوید: ما اکنون ماده ای با ساختار مغناطیسی بسیار منظم اما بدون میدان مغناطیسی که معمولا در دستگاه های الکترونیکی مشکل ایجاد می کند، در اختیار داریم.

ترکیب غیرمعمول این ماده ممکن است آینده دستگاه های الکترونیکی را به خصوص در حوزه «اسپینترونیک» که در آن اطلاعات با چرخش الکترون ها به جای بار الکتریکی حمل می شود، متحول می کند.

در قلب این پژوهش نوع نادری از ماده به نام «فری مغناطیس جبران شده»(compensated ferrimagnet)وجود دارد. در یک آهنربای معمولی، گشتاورهای مغناطیسی بی شماری در یک جهت قرار دارند و همین امر میدان خارجی واضح تر را ارتقا می دهد. در چنین ماده ای گشتاورهای مذکور در جهات مختلف تنظیم شده اند.

میدان های مغناطیی در این حالت ناپدید نمی شوند، بلکه در واقع مغناطیس درونی همچنان قدرتمند و بسیار منظم باقی می مانداما از آنجا که آنها تقریبا یکدیگر را نقض می کنند، میدان مغناطیسی بسیار اندکی از این روند فرار می کند.

محققان سال ها به دنبال دستیابی به چنین توازنی بودند اما بیشتر مواد فقط در دمای خاصی این ویژگی را بروز می دهند و به محض تغییر شرایط توازن مذکور بهم می خورد و در نتیجه استفاده عملی از آنها محدود می شود.

پژوهشگران این چالش را با رها کرن مواد مغناطیسی معمول مانند آلیاژ ها و اکسیدهای فلزی برطرف کردند. آنها در عوض یک ساختار مولکولی، یک شبکه فلزی-آلی ساختند که در آن اتم های مغناطیسی با پیوند دهنده های آلی به یکدیگر متصل می شوند. این امر به آنها قدرت کنترل بیشتری داد.

پدرسون در این باره می گوید: این روند سطح کنترل کاملا نوینی برای ما ایجاد کرد. هنگامیکه مغناطیس در یک ماده مولکولی قرار می گیرد ما می توانیم از علم شیمی برای تنظیم ویژگی های مغناطیسی و الکترونیکی استفاده کنیم.

به نقل از مهر، ماده مذکور از اتم های کرومیوم ساخته شده که با مولکول های پیرازین(یک ترکیب شیمیایی) بهم پیوند خورده اند.

تحقیق مذکور در نشریه «نیچر کمیستری» منتشر شده است.