Магнетизм и его свойства для хранения данных
Ученые открыли магнетизм нового типа — альтермагнетизм. Он может значительно упростить создание сверхпроводников, а также ускорить работу магнитных накопителей.
Исследование проводилось под руководством Оливера Амина и Альфреда Дала Дина из британского университета в Ноттингеме. Ранее было известно о двух классах:
- Ферромагнетизм. Элементы можно представить как стрелки компаса. Все они направлены в одну сторону при взаимодействии на атомной шкале.
- Антиферромагнетизм. Элементы направлены в разные стороны. Визуально это напоминает шахматную доску с черными и белыми клетками.
Спины электронов в электрическом токе направлены в одну из двух сторон. Они располагаются вдоль или занимают противоположную позицию относительно магнитных элементов или моментов. Эта особенность позволяет использовать частицы для хранения и обработки информации. Она применяется для создания устройств на базе магнитной памяти.
Особенности нового типа магнетизма
Впервые об альтермагнетизме заговорили в 2022 году. Тогда ученые обнаружили структуру моментов, не соответствующую уже известным типам. Каждый элемент был направлен в разные стороны, что характерно для антиферромагнитного класса. Одновременно с этим частицы закручивались в сторону соседнего атома, что напоминало ферромагнитный тип. Таким образом, альтермагнетизм обладает характеристиками двух известных типов магнетизма.
Благодаря ферромагнетикам упрощается процесс записи и отображения данных. Для этого используются верхние и нижние домены. Однако частицы чувствительны к влиянию магнитов, что может привести к потере информации. Антиферромагнитные материалы, в свою очередь, имеют противоположные свойства. Несмотря на сложность хранения данных с использованием этих частиц, они обладают преимуществами в виде высокой скорости передачи информации и большей безопасности.
Альтермагнетики демонстрируют как высокую скорость передачи данных, так и устойчивость к разрушению информации. Однако они обладают уникальной особенностью — нарушением симметрии во времени. Это связано с наличием свойств других типов магнетизма, таких как кварковый спин и магнитный момент. Совокупное влияние этих явлений приводит к изменению направления вращения частиц. В результате симметрия нарушается.
Техника открытия частиц
Для своего открытия ученые использовали фотоэмиссионную электронную микроскопию. Эта техника позволила создать визуальный слепок структуры материала — теллурида марганца. В процессе исследователи обнаружили магнитные домены с нарушением симметрии во времени. Они также использовали рентгеновские лучи для определения направления частиц. Совмещение данных, полученных при воздействии различных типов света, позволило выявить новые магнитные моменты.
Кроме того, ученые уже разработали устройства, основанные на принципах альтермагнетизма. Для этого они использовали метод контролируемого теплового цикла. Благодаря такому подходу удалось четко отобразить структуру материала. Эти разработки имеют большой потенциал. На их основе исследователи могут создать материалы или технологии, которые обладают новыми свойствами сверхпроводимости.
