Fizicienii au demonstrat experimental altermagnetismul, o formă de magnetism care ar putea permite memorii mai rapide

Experimentele au evidențiat divizarea benzilor energetice, adică a intervalelor de energie pe care le pot avea electronii, cu stări de spin opuse, potrivit Știri pe surse. Rezultatele cercetării au fost publicate în revista Nature Communications.

Concret, materialul poate separa electronii după starea lor de spin, o proprietate cu rol în comportamentul lor magnetic, fără să genereze câmpurile magnetice parazite asociate feromagnetismului. Tocmai această combinație interesează cercetătorii care lucrează la dispozitive electronice.

Altermagnetismul combină proprietăți ale celor două forme clasice

Diferența dintre formele de magnetism ține de orientarea momentelor magnetice ale particulelor, adică de felul în care sunt aliniate proprietățile lor magnetice în interiorul materialului:

• În feromagnetism, momentele magnetice au aceeași orientare și produc un câmp magnetic puternic, cu poli nord și sud.
• În antiferomagnetism, orientările sunt opuse, iar momentele se anulează reciproc. Câmpul magnetic extern nu este important, însă configurația limitează anumite proprietăți utile pentru manipularea spinului electronilor.
• Altermagnetismul reunește unele avantaje ale ambelor forme, permițând separarea stărilor de spin fără câmpurile externe nedorite.

Câmpurile parazite produse de materialele feromagnetice pot interfera cu cipurile și cu alte componente electronice, notează Science Alert, citat de Știri pe surse.

Cristalele au fost obținute prin încălzire timp de două săptămâni

Pentru prepararea cristalelor folosite în experiment, echipa a menținut componentele la peste 900 de grade Celsius timp de aproximativ două săptămâni. Atomii de cobalt sunt inserați între straturi de tantal și seleniu, într-o structură care permite studierea comportamentului electronilor și al spinului lor.

Cercetătorii au combinat modelarea cuantică cu spectroscopia de fotoemisie rezolvată în unghi (ARPES). Această tehnică examinează electronii expulzați din material după expunerea la lumină și oferă informații despre energia și direcția lor.

Milo Sprague, fizician experimental la Universitatea din Florida Centrală și autor principal al cercetării, spune că posibilitatea de a modifica relativ ușor această platformă de materiale permite investigarea unor noi fenomene cuantice.

Aplicațiile depind de confirmarea și dezvoltarea rezultatelor

Spintronica urmărește să utilizeze pentru procesarea și stocarea informației atât sarcina electrică a electronilor, cât și spinul lor. Electronica tradițională transportă informația prin curenți electrici; dispozitivele spintronice pot exploata și stările de spin.

Madhab Neupane, profesor de fizică la aceeași universitate și autor corespondent al studiului, afirmă că materialele altermagnetice pot genera și detecta curenți de spin fără efectele nedorite ale câmpurilor magnetice parazite.

Dacă rezultatele vor fi confirmate și dezvoltate în aplicații practice, direcțiile posibile includ memorii ultrarapide și mai eficiente energetic, rețele terahertz și electronică cu un consum redus. Materialele stratificate ar putea fi utile în dispozitive pentru care dimensiunile mici, viteza și eficiența energetică sunt esențiale.

Cercetătorii subliniază că sunt necesare studii suplimentare pentru înțelegerea deplină a proprietăților altermagnetismului și a interacțiunii sale cu alte fenomene magnetice.