کشف نوع سوم مغناطیس در یک ماده جدید
مغناطیس فقط به قطب‌های شمال و جنوب محدود نمی‌شود. پژوهشگران این‌بار شواهد تجربی از نوعی مغناطیس متفاوت به دست آورده‌اند که می‌تواند هم ویژگی مهمی برای کنترل اسپین الکترون‌ها داشته باشد و هم مانند برخی مواد مغناطیسی، میدان‌های مغناطیسی مزاحم ایجاد نکند؛ ویژگی‌ای که می‌تواند راه را برای فناوری‌های الکترونیکی کوچک‌تر و کم‌مصرف‌تر هموار کند.
به گزارش سیناپرس، گروهی از فیزیکدانان با بررسی ماده‌ای متشکل از کبالت، تانتالوم و سلنیوم، نخستین شواهد تجربی از پدیده‌ای موسوم به آلترمغناطیس (Altermagnetism) را در این ماده گزارش کرده‌اند. این نوع مغناطیس در سال‌های اخیر توجه پژوهشگران را به خود جلب کرده است.
برای درک اهمیت این کشف، در مواد فرومغناطیس، جهت‌گیری همسان گشتاورهای مغناطیسی باعث ایجاد میدان مغناطیسی قابل مشاهده می‌شود. این ویژگی برای برخی کاربردها مفید است، اما می‌تواند میدان‌های ناخواسته‌ای ایجاد کند که با قطعات الکترونیکی تداخل داشته باشند.
در مواد پادفرومغناطیس، گشتاورهای مغناطیسی در جهت‌های مخالف قرار می‌گیرند و اثر کلی میدان مغناطیسی خنثی می‌شود. این ویژگی از ایجاد میدان‌های مزاحم جلوگیری می‌کند، اما کنترل اسپین الکترون‌ها در آنها دشوارتر است.
آلترمغناطیس از این نظر جالب است که می‌تواند حالت‌های اسپینی الکترون‌ها را از یکدیگر تفکیک کند، بدون آنکه میدان مغناطیسی سرگردان قابل‌توجهی ایجاد کند. به همین دلیل، پژوهشگران احتمال می‌دهند این مواد در فناوری‌هایی مانند الکترونیک کم‌مصرف، حافظه‌های بسیار سریع و «اسپینترونیک» کاربرد داشته باشند.
پژوهشگران برای بررسی این ویژگی از مدل‌سازی کوانتومی و روشی به نام طیف‌سنجی فوتوالکترونی با تفکیک زاویه‌ای استفاده کردند. نتایج نشان داد ساختار انرژی الکترون‌ها در ماده مورد مطالعه به شکلی متفاوت تقسیم شده و حالت‌های حاصل، قطبش اسپینی مخالف دارند.
اسپینترونیک به جای استفاده صرف از جریان الکتریکی، از ویژگی اسپینی الکترون‌ها برای انتقال و پردازش اطلاعات استفاده می‌کند. چنین رویکردی می‌تواند در آینده به توسعه فناوری‌هایی با مصرف انرژی کمتر و قابلیت‌های بیشتر برای ذخیره و پردازش داده‌ها کمک کند.
با این حال، پژوهشگران تأکید می‌کنند که برای مشخص شدن ظرفیت واقعی این مواد در فناوری‌های آینده، تحقیقات بیشتری لازم است. شواهد فعلی نشان می‌دهد آلترمغناطیس می‌تواند مسیر تازه‌ای برای مطالعه و مهندسی مواد مغناطیسی و الکترونیکی ایجاد کند.
نتایج این پژوهش در نشریه Nature Communications منتشر شده است.
