Bilim insanları daha önce fark edilmemiş yeni bir manyetizma türü keşfetti

[™ Admin]

Bilim insanları daha önce fark edilmemiş yeni bir manyetizma türü keşfetti

İsviçre'deki Paul Scherrer Enstitüsü'ndeki İsviçre Işık Kaynağı'ndaki (SLS) araştırmacılar, daha önce hiç gözlemlenmemiş yeni bir manyetizma türü keşfettiler. Alternatif manyetizma adı verilen bu tür manyetizma, Çek Bilimler Akademisi (CAS) ile işbirliği içinde yürütülen çalışmalarla doğrulandı.

Mıknatıslardan bahsederken, çoğu zaman buzdolabına kolayca yapışan, bilimsel olarak ferromıknatıs olarak bilinen şeyler akla gelir. Ancak yaklaşık bir yüzyıl önce insanlık, bu tür davranışlar sergilemeyen başka bir manyetik malzeme ailesi buldu ve onlara antiferromıknatıslar adını verdi.

Malzeme davranışındaki farklılık, bu malzemelerdeki elektron spinleri olarak da bilinen manyetik momentlerin kendiliğinden düzenlenmesinden kaynaklanmaktadır. Döndürmeler, metal yüzeye yaklaştıkça gözlemlenen manyetik özellikleri sağlayan ferromıknatıslarla aynı yöndedir. Antiferromıknatıslarda elektron dönüşleri zıt yönlerdedir ve üretilen manyetizmayı iptal eder. Bu, buzdolabına yapışamamaya yol açar.

Alternatif manyetizmada elektron dönüşleri dönüşümlüdür ve net bir makroskobik manyetizma yaratmaz. Ancak elektronik bant yapısı, malzemenin enerji bantlarını değiştirebilen güçlü bir spin polarizasyonuna sahiptir. Bu nedenle malzemeye alternatif mıknatıs adı verildi.

Nasıl keşfedildi?

2019 yılında CAS Fizik Enstitüsü'nde araştırmacı olan Tomas Jungwirth, elektron dönüşleri ferromıknatısların veya antiferromıknatıslarınkilerle eşleşmeyen bir manyetik malzeme sınıfı buldu. Jungwirth, 2022 yılında Mainz Üniversitesi'ndeki araştırmacılarla birlikte yeni bir mıknatıs sınıfının varlığını teorileştirdi.

Araştırmaları sırasında ekip, yalıtkanlardan yarı iletkenlere ve hatta muhtemelen mıknatısları değiştirmeye aday olan süper iletkenlere kadar 200'den fazla malzeme buldu.

Bu malzemelerde benzersiz bir spin simetrisinin varlığını doğrulamak için araştırmacılar İsviçre'deki SLS ile işbirliği yaptı. Malzemelerdeki elektronik yapıları görselleştirmek için spin ve açı çözümlemeli fotoemisyon spektroskopisini kullandılar.

Geleneksel olarak antiferromıknatıs olarak sınıflandırılan iki elementli bir malzeme olan manganez tellürürü test ettiler. Ancak malzeme, tıpkı bir ferromıknatıs gibi, elektronik bantların iki farklı duruma ayrıldığını gösteriyordu. Bu, malzemenin gerçekten de bir alternatif mıknatıs olduğunu doğruladı.

Nerede kullanılacak?

Üçüncü tip manyetik malzemenin keşfi, spintronik kullanılarak yeni nesil manyetik hafızanın sağlanmasına yardımcı olabilir. Geleneksel elektroniklerde elektronların yükünden yararlanılır. Ancak spintronikte elektronların dönüş durumu aynı zamanda bilgi depolamak için de kullanılır.

Yeni yeni ortaya çıkan bilgi işlem alanı, bu tür cihazları geliştirmek için ferromıknatısları kullanıyor. Bununla birlikte, malzemelerin sergilediği makroskobik manyetizma, bitler arasındaki çapraz konuşmayı kolaylaştırabileceği için endişe kaynağıdır. Alternatif mıknatıslar net manyetizma göstermedikleri ancak güçlü spin bağımlı etkilere sahip oldukları için spintronik için ideal adaylar olarak hizmet edebilirler.

Jungwirth bir basın açıklamasında "Altermanyetizma aslında çok karmaşık bir şey değil. Onlarca yıldır farkına varmadan gözümüzün önünde duran tamamen temel bir şey" dedi. "İnsanların çekmecelerinde bulunan pek çok kristalde mevcut. Bu anlamda, şimdi onu gün ışığına çıkardığımıza göre, dünya çapında birçok insan bunun üzerinde çalışabilecek ve geniş bir etki potansiyeli yaratabilecek."

Kaynak: Interesting Engineering