Vedci potvrdili zázrak. Magnet, ktorý nie je magnetický, môže zmeniť budúcnosť elektroniky
Magnety, ktoré nie sú magnetické v klasickom zmysle slova? Znie to ako paradox, no práve takýto nový typ materiálu – tzv. altermagnety – si v posledných rokoch získava pozornosť fyzikov po celom svete.
Najnovšie sa vedcom z Hongkongu podarilo experimentálne potvrdiť existenciu prvého dvojrozmerného altermagnetu, ktorý pracuje pri izbovej teplote. Tento objav by mohol výrazne ovplyvniť vývoj nových, energeticky úsporných elektronických zariadení, píše Phys.org.
Nová možnosť spinovej polarizácie
Aby sme pochopili, prečo je to také výnimočné, musíme sa pozrieť na to, ako v materiáloch funguje elektrónový spin. Spin je kvantová vlastnosť elektrónu, ktorú si možno predstaviť ako akýsi vnútorný magnetický moment. V tradičnej elektronike sa spin väčšinou ignoruje, no v tzv. spintronike sa práve spin využíva na prenos a spracovanie informácií.
V klasických materiáloch sa spinová polarizácia – teda rozdelenie elektrónov podľa ich spinu – vytvára buď cez magnetické usporiadanie (napr. vo feromagnetoch), alebo pomocou spin-orbitálnej väzby (SOC), ktorá súvisí s hmotnosťou a rýchlosťou elektrónov. Oba spôsoby však majú svoje obmedzenia: feromagnety vytvárajú rušivé magnetické polia a SOC často vedie k strate informácie (tzv. spinová relaxácia).
Altermagnety ponúkajú novú možnosť. Ide o antiferomagnetické materiály, v ktorých sú atómy usporiadané tak, že sa ich magnetické momenty navzájom rušia – výsledný materiál je teda „nemagnetický“. Napriek tomu v ňom môže dochádzať k štiepeniu spinových stavov, a to bez potreby spin-orbitálnej väzby. Tento jav sa nazýva spin-valley locking – elektróny so spinom „hore“ a „dole“ sa pohybujú v rôznych častiach elektronickej štruktúry (tzv. dolinách).
Altermagnety kombinujú to najlepšie z dvoch svetov: žiadne rušivé magnetické polia, no zároveň dlhá životnosť spinu, čo je kľúčové pre efektívnu spintroniku. Navyše, ak sú takéto materiály vrstvené (ako napríklad grafén), je možné ich kombinovať s inými nanomateriálmi a vytvárať pokročilé elektronické sústavy – napríklad moiré supermriežky či topologické supravodiče.
Dôležitá je teplota
Tím profesora Liua z Hongkongskej univerzity vedy a techniky nedávno publikoval výsledky, ktoré potvrdzujú existenciu prvého dvojrozmerného altermagnetu s funkciou pri izbovej teplote. Materiál s názvom Rb₁₋δV₂Te₂O preukázal všetky kľúčové vlastnosti – antiferomagnetické usporiadanie, spinové štiepenie bez SOC a stabilitu až do teplôt bežného prostredia.
Vedci použili špičkové techniky ako Spin-ARPES (fotoelektrónová spektroskopia so zachytením spinu) a STM/STS (tunelovacia mikroskopia), aby detailne preskúmali elektrónovú štruktúru materiálu. Výsledky ukázali, že elektróny so spinom „hore“ sa pohybujú v jednej časti tzv. Brillouinovej zóny, zatiaľ čo elektróny so spinom „dole“ v inej – typické pre spin-valley locking. A čo je najdôležitejšie, tento jav pretrvával aj pri izbovej teplote.
Predchádzajúce pokusy o realizáciu altermagnetizmu sa sústredili na materiály ako α-MnTe, CrSb alebo RuO₂, no žiaden z nich nespĺňal všetky potrebné podmienky. Niektoré mali príliš nízku pracovnú teplotu (napr. MnTe₂ len 87 K), iné nemali vhodnú symetriu alebo boli trojrozmerné a nevhodné na vrstvenie. Preto sa objav Liuovho tímu považuje za prelomový.
Kritické materiály
V oblasti magnetických materiálov dochádza v poslednom období k intenzívnemu posunu vpred, čo dokazuje aj úspech USA vo vývoji magnetu, ktorý pomôže znížiť závislosť od čínskych materiálov. Na rozdiel od tradičných neodým-železo-bórových magnetov (NdFeB), ktoré sú závislé na ťažbe vzácnych zemín, tento nový materiál využíva bežné a ľahko dostupné prvky.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
Americká firma odhalila trik, ako vylepšiť palivové články a batérie. Nenápadná inovácia zvýši výkon
Zázrak modernej medicíny: Americké dieťa sa narodilo po viac ako 30 rokoch od počatia
Vedci zostali v nemom úžase. Na prekvapivom mieste našli chodiaci biologický laser
Západ nechápe. Nová zbraň Číny vyzerá ako zo sci-fi a dokáže rozpútať celosvetový chaos
Vedci urobili fenomenálny objav: Toto je neviditeľné „lepidlo“, ktoré drží pokope vesmír
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
HIV sa šíri medzi ruskými vojakmi alarmujúcim tempom. Armádni lekári sa snažia štatistiky utajiť
Minimálna mzda stúpne na 915 eur. O koľko si prilepšíš a koľko to bude stáť tvojho šéfa? (PREHĽAD)
REBRÍČEK: 10 top miest na letný výlet po Slovensku. Na polovicu z nich mnohí zabudli
Riaditeľka STVR reaguje na zásah polície: „Nerozumiem, prečo voči nám Markíza vedie mediálnu vojnu“
Známy dovolenkový raj v ekonomickej kríze: Tržby padli o 40 %, podniky sú na pokraji krachu
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Má všetko potrebné, aby na nej existoval život. Vedci objavili Superzem s ideálnymi podmienkami
- Západ nechápe. Nová zbraň Číny vyzerá ako zo sci-fi a dokáže rozpútať celosvetový chaos
- Vedci zostali v nemom úžase. Na prekvapivom mieste našli chodiaci biologický laser
- Film, ktorý spravil zo Slovenska čiernu dieru, sa vracia v nečakanej podobe. Zahrá si v ňom svetová hviezda
- Má 66 radarov s umelou inteligenciou a na pokutách už vybrali milióny. Táto obec je postrachom vodičov
-
- Uniklo 90 miliárd litrov vody a nikto si to nevšimol. Vedci hovoria o nevídanej sile Zeme
- Má všetko potrebné, aby na nej existoval život. Vedci objavili Superzem s ideálnymi podmienkami
- Film, ktorý spravil zo Slovenska čiernu dieru, sa vracia v nečakanej podobe. Zahrá si v ňom svetová hviezda
- Západ nechápe. Nová zbraň Číny vyzerá ako zo sci-fi a dokáže rozpútať celosvetový chaos
- Má 66 radarov s umelou inteligenciou a na pokutách už vybrali milióny. Táto obec je postrachom vodičov
-
- Zmeny v STK zaskočili Slovákov. Vysoké pokuty hrozia aj tým, ktorí auto už nemajú (PREHĽAD)
- Vojenskí experti prišli s víťazným plánom: Nad Ukrajinou bude lietať stovka európskych stíhačiek
- Žiadna pokuta, rovno ti zoberú vodičák. Tieto činnosti za volantom nikdy nerob (PREHĽAD)
- Uniklo 90 miliárd litrov vody a nikto si to nevšimol. Vedci hovoria o nevídanej sile Zeme
- Kolaps ľudskej spoločnosti príde nečakane skoro. Vedcov vystrašil počítač s realistickou predpoveďou
Taraba ohlásil energetickú megainvestíciu. Slovenské mestá získajú milióny eur
Slováci kupujú jazdené autá, ako nikdy predtým. Priemerný vek a nájazd prudko rastie, dominuje jedna značka
Zubár odhalil šokujúce riziká populárneho spánkového triku. Riskuješ veľké nepríjemnosti
Slováci si neuvedomujú, že to môže vybuchnúť. Odborník varuje pred „elektronickým“ zlozvykom domácností
Domácnosti si priplatia až o 3 000 eur. Nová kalkulačka odhalila tvrdú realitu emisného výmyslu EÚ
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP