همشهری آنلاین، فرخنده رفائی: مغناطیس فقط به آهنرباهای معمولی و قطب‌های شمال و جنوب محدود نمی‌شود و در مقیاس اتمی شکل‌های پیچیده‌تری دارد. پژوهشگران اکنون ماده‌ای ساخته‌اند که ویژگی‌های نوعی تازه از مغناطیس را نشان می‌دهد و می‌تواند همزمان برخی مزایای دو نوع شناخته‌شده مغناطیس را از خود نشان دهد.
به گزارش ساینس‌الرت، گروهی از فیزیکدانان با بررسی ماده‌ای به نام Co₁/₄TaSe₂ نخستین شواهد تجربی از «آلترمغناطیس» (Altermagnetism) را در این ساختار به دست آورده‌اند. این ماده از کبالت، تانتالوم و سلنیوم تشکیل شده و ساختاری لایه‌ای دارد که در آن اتم‌های کبالت میان لایه‌های تانتالوم و سلنیوم قرار گرفته‌اند.
در مغناطیس فرومغناطیسی (Ferromagnetism)، ذرات ماده در یک جهت قرار می‌گیرند و میدان مغناطیسی قدرتمندی ایجاد می‌کنند، اما این میدان می‌تواند با قطعات الکترونیکی تداخل داشته باشد. در مقابل، در مغناطیس پادفرومغناطیسی، جهت‌های مغناطیسی مخالف یکدیگر قرار می‌گیرند و اثر کلی آنها تقریبا خنثی می‌شود، بنابراین میدان‌های مزاحم ایجاد نمی‌شوند.
آلترمغناطیس می‌تواند ترکیبی متفاوت از این ویژگی‌ها ارائه دهد. پژوهشگران نشان دادند ماده مورد بررسی می‌تواند حالت‌های اسپینی الکترون‌ها را از یکدیگر جدا کند، بدون اینکه مانند آهنرباهای معمولی میدان‌های مغناطیسی مزاحم ایجاد کند. اسپین یکی از ویژگی‌های بنیادی ذرات است که در فناوری‌های آینده می‌تواند برای انتقال و پردازش اطلاعات مورد استفاده قرار گیرد.
به زبان ساده، اهمیت این کشف در این است که دانشمندان ماده‌ای پیدا کرده‌اند که می‌تواند بدون ایجاد میدان مغناطیسی مزاحم، رفتار الکترون‌ها را به شکلی کنترل کند که برای پردازش اطلاعات مفید باشد. در فناوری‌های معمول، ایجاد و کنترل این حالت‌ها یا با میدان‌های ناخواسته همراه است یا به‌اندازه کافی مؤثر نیست، اما آلترمغناطیس می‌تواند راه میانه‌ای ارائه دهد؛ یعنی کنترل ویژگی مغناطیسی الکترون‌ها را با اختلال کمتر در مدارهای الکترونیکی ممکن کند.
بیشتر بخوانید:
- فیزیکدانان برای نخستین بار به «تصادف کامل» دست یافتند
- دانشمندان نقاطی را کشف کردند که سریع‌تر از نور حرکت می‌کنند | قوانین فیزیک نقض شد؟
- آزمایشی که نگاه دانشمندان به دنیای کوانتوم را تغییر داد
دانشمندان برای تأیید این ویژگی از مدل‌سازی کوانتومی و روشی به نام طیف‌سنجی فوتوالکترون با تفکیک زاویه‌ای (ARPES) استفاده کردند. آنها با تاباندن نور به ماده و بررسی الکترون‌های خارج‌شده، ساختار انرژی آن را بررسی کردند و شواهدی از جدایش حالت‌های الکترونی بر اساس اسپین به دست آوردند.
این ویژگی می‌تواند ماده را برای حوزه‌هایی مانند اسپینترونیک، حافظه‌های فوق‌سریع، شبکه‌های تراهرتز و تجهیزات الکترونیکی کم‌مصرف به گزینه ای مناسب تبدیل کند. با این حال، پژوهشگران تأکید دارند که برای مشخص شدن کاربردهای عملی و مزیت‌های دقیق این نوع مغناطیس، مطالعات بیشتری لازم است.
نظر شما