کشف سومین شکل مغناطیس: گامی نوین در ابررسانایی و ذخیره‌سازی اطلاعات مغناطیسی

به گزارش دیتاسنتر من و به نقل از لایوساینس، این یافته‌ها که در تاریخ 11 دسامبر در مجله Nature منتشر شد، می‌تواند تحولی اساسی در طراحی دستگاه‌های حافظه مغناطیسی با سرعت بالا ایجاد کرده و نقشی مهم در پیشرفت مواد ابررسانا ایفا کند.
 

آلترمغناطیس: یک کشف انقلابی

الیور امین، محقق دانشگاه ناتینگهام بریتانیا، توضیح داد که پیش از این، دو نوع مغناطیس به‌طور قطعی شناخته شده بود: فرومغناطیس که در آن تمام لحظات مغناطیسی به یک جهت می‌چرخند، و ضد فرومغناطیس که در آن مکان‌های مغناطیسی همسایه‌ها در جهت‌های مخالف قرار می‌گیرند. این دو نوع مغناطیس اساس ذخیره‌سازی و حمل اطلاعات در دستگاه‌های حافظه مغناطیسی را تشکیل می‌دهند.

اما اخیراً دانشمندان به نوع جدیدی از مغناطیس به نام آلترمغناطیس دست یافته‌اند که ویژگی‌های منحصر به فردی دارد. این مواد که برای اولین بار در سال 2022 معرفی شدند، مشابه به ماده ضد فرومغناطیسی ساختاری دارند که در آن هر گشتاور مغناطیسی به جهت مخالف همسایه خود قرار می‌گیرد.
 

نموداری که چگونگی جهت گیری گشتاورهای مغناطیسی در مواد آلترمغناطیسی را نشان می دهد

اما ویژگی جالب این مواد این است که هر واحد مغناطیسی نسبت به همسایه خود کمی پیچ خورده است و در نتیجه خواصی شبیه به فرومغناطیس پیدا می‌کند.

آلترمغناطیس‌ها ترکیب بهینه‌ای از خواص فرومغناطیس و ضد فرومغناطیس هستند. این ویژگی‌ها می‌توانند در طراحی دستگاه‌های حافظه مغناطیسی سریع‌تر و ایمن‌تر نقشی کلیدی ایفا کنند.
 

چرا آلترمغناطیس‌ها انقلابی هستند؟

آلفرد دال دین، یکی از نویسندگان این مطالعه و دانشجوی دکترا در دانشگاه ناتینگهام، اظهار داشت که مواد فرومغناطیسی امکان خواندن و نوشتن سریع اطلاعات را فراهم می‌کنند، اما اطلاعات ذخیره شده در این مواد به راحتی با استفاده از آهنربا پاک می‌شود. از طرف دیگر، مواد ضد فرومغناطیسی از امنیت بالاتری برخوردارند اما کار با آن‌ها برای ذخیره‌سازی اطلاعات چالش‌برانگیز است.

آلترمغناطیس‌ها ترکیبی از این دو ویژگی هستند: سرعت و انعطاف‌پذیری مواد ضد فرومغناطیسی را دارند، در حالی که از خواص امنیتی و پایداری فرومغناطیس‌ها بهره می‌برند.
 

یک کشف مهم در دنیای ابررسانایی

محققان با استفاده از تکنیک میکروسکوپ الکترونی گسیل نوری توانستند ساختار و خواص مغناطیسی ماده‌ای به نام تلورید منگنز را بررسی کنند که پیش‌تر تصور می‌شد ضد فرومغناطیسی است.

این تحقیق منجر به نقشه‌برداری دقیق از حوزه‌ها و ساختارهای مغناطیسی مختلف در مواد آلترمغناطیسی شد و این امر می‌تواند کاربردهای وسیعی در فناوری‌های اسپینترونیک داشته باشد.
دال دین توضیح داد که این کشف می‌تواند به پیشرفت ابررسانایی کمک کند.
 

مدت‌هاست که در تقارن‌های بین مغناطیس و ابررسانایی شکاف‌هایی وجود داشته است، و آلترمغناطیس‌ها ممکن است کلید حل این معما باشند.
 

آینده‌ای روشن برای فناوری‌های حافظه مغناطیسی و ابررساناها

این کشف جدید نه تنها می‌تواند دستگاه‌های حافظه مغناطیسی سریع‌تر و انعطاف‌پذیرتر را ممکن سازد، بلکه به پیشرفت علم ابررسانایی نیز کمک خواهد کرد. آلترمغناطیس‌ها، با ترکیب خواص منحصر به فرد خود، امکان طراحی نسل جدیدی از دستگاه‌های الکترونیکی و مغناطیسی را فراهم می‌کنند که عملکرد بهتری دارند و به راحتی قابل کنترل و دستکاری هستند.

این پژوهش، که تحت رهبری پیتر وادلی، استاد فیزیک دانشگاه ناتینگهام انجام شده است، به‌طور بالقوه می‌تواند تحولی در طراحی دستگاه‌های حافظه مغناطیسی و مواد ابررسانا ایجاد کرده و به حل یکی از بزرگ‌ترین معماهای علمی زمان ما کمک کند.