Międzynarodowy zespół badaczy z Instytutu Paula Scherrera w Villigen, w Szwajcarii i Czeskiej Akademii Nauk opisał na łamach czasopisma Nature swoje obserwacje dotyczące nowej formy magnetyzmu, którą nazwano altermagnetyzmem. Odkryto ją w sposób empiryczny za pomocą spektroskopii fotoemisyjnej z rozdzielczością spinową i kątową. Dopiero ta technika ujawniła specyficzną naturę altermagnetycznych materiałów.
Czytaj też: Zagadkowy magnetyzm wewnątrz Ganimedesa. Naukowcy zaproponowali wyjaśnienie tego fenomenu
Najnowsze doniesienia ze Szwajcarii są ważnym przełomem w badaniach nad materiałami magnetycznymi. Obecnie wyróżnia się dwie podstawowe grupy takich materiałów: ferromagnetyki i antyferromagnetyki. Popularne magnesy na lodówki są tymi pierwszymi, ponieważ dają makroskopowy obraz magnetyzmu. W przypadku antyferromagnetyków nie jesteśmy w stanie obserwować podobnego „przyciągania”.
Nowa forma magnetyzmu. Istniała przez wieki i nawet o niej nie wiedzieliśmy
Jak twierdzą autorzy badań, nowo odkryte altermagnetyki są specyficzną kombinacją obydwu rodzajów materiałów. Mimo że nie będziemy w stanie ich przyczepić do metalowych powierzchni, to układ momentów magnetycznych w nich przypomina bardziej ferromagnetyki. Nowa forma magnetyzmu okazuje się być bardzo interesującą pod względem ewentualnego zastosowania w praktyce. Mowa tutaj dokładnie o spintronice, czyli technologii wykorzystującej stan spinowy elektronów do przenoszenia informacji. Dla porównania elektronika korzysta wyłącznie z ładunku elektronów.
Czytaj też: Chiny wystrzeliły coś ze swojego nowego superlotniskowca. Użyły do tego elektromagnetyzmu
W jakich materiałach występuje altermagnetyzm? Poszukiwania idealnego przykładu trwały kilka lat. Znaleziono ponad dwieście związków, które uważano za materiały altermagnetyczne. Były to izolatory, półprzewodniki, metale i nadprzewodniki – czytamy w komunikacie prasowym Instytutu Paula Scherrera.
Odkrycia dokonano w kryształach tellurku manganu, który jest prostym związkiem zbudowanym z dwóch pierwiastków. Do tej pory uważano, że jest to typowy antyferromagnetyk. Przyczyną tego był fakt, że momenty magnetyczne na sąsiednich atomach manganu są skierowanie w przeciwnych kierunkach, a to natomiast generuje zanikające namagnesowanie.
Antyferromagnetyki nie wykazują zwiększonej degeneracji spinu Kramersa (ang. Kramers spin degeneracy), a ferromagnetyki i altermagnetyki owszem. Kiedy zaobserwowano to zjawisko w tellurku manganu, już było pewne, że naukowcy patrzą na prawdziwy altermagnetyk.
Czytaj też: Dziwna anomalia magnetyczna budzi niepokój? Dopiero na mapie widać, o co tu chodzi
Tomáš Jungwirth, jeden z autorów artykułu w Nature, uważa, że altermagnetyzm nie jest żadną rewolucją, ani czymś bardzo skomplikowanym w swojej naturze. Jak twierdzi, przez dekady spotykaliśmy się z materiałami o takiej naturze i po prostu o tym nie wiedzieliśmy. Istnieje wiele kryształów, które są altermagnetyczne, i teraz będziemy mogli nad nimi pracować, aby wydobyć z nich jak największy potencjał aplikacyjny.