შვედეთში ჩატარებულმა ექსპერიმენტმა ახალი ტიპის მაგნეტიზმის კონტროლის შესაძლებლობა დაამტკიცა. ეს აღმოჩენა მეცნიერებს საშუალებას აძლევს შეისწავლონ ფენომენი, რომელსაც დიდი პოტენციალი აქვს ელექტრონიკის გასაუმჯობესებლად.

მკვლევრების გუნდმა გამოიყენა მოწყობილობა, რომელიც ელექტრონებს უნიკალური სიჩქარით აჩქარებს და მათ სინათლის სიჩქარეს უახლოებს. ნოტინგემის უნივერსიტეტის მკვლევრების დახმარებით, მანგანუმის ტელურიდის ულტრაწვრილი ფირფიტა სხვადასხვა პოლარიზაციის რენტგენის სხივებით დაასხივეს. ამან ნანომასშტაბზე მაგნიტური აქტივობის ცვლილება გამოიწვია, რაც აქამდე არასდროს მომხდარა.

ჩვეულებრივი რკინა რომ მაგნიტად გადაიქცეს, რკინის ნაწილაკები ისე უნდა იყოს დალაგებული, რომ მათი დაუწყვილებელი ელექტრონები ერთი მიმართულებით განლაგდეს. ამ მიმართულებას სპინი ჰქვია.

სპინი კვანტური თვისებაა, რომელსაც შეუძლია ორი მიმართულება მიიღოს: "ზევით" ან "ქვევით". არამაგნიტურ მასალებში, სპინები წყვილებად გვხვდება (ერთი "ზევით" ერთი "ქვევით") და ერთმანეთს აუქმებს. თუმცა, რკინაში, ნიკელსა და კობალტში დაუწყვილებელი ელექტრონები შეიძლება უჩვეულო გზით გაერთიანდეს, რაც მაგნიტური პოლუსების წარმოქმნას იწვევს.

დაუწყვილებელი სპინების განლაგება იწვევს მაგნიტში ჩრდილოეთისა და სამხრეთის პოლუსების წარმოქმნას. ჩვენ კი წარმოქმნილ პოლუსებს ყოველდღიურ ცხოვრებაში ვიყენებთ. მაგალითად, ქაღალდის სამაგრების ასაწევად ან ბავშვების ნახატების მაცივარზე დასამაგრებლად.

იმავე პრინციპით, თუ დაუწყვილებელი ელექტრონები ისე განლაგდა, რომ მათი სპინები სრულად აუქმებს ერთმანეთს, ესეც მაგნეტიზმის ფორმად ითვლება. თუმცა, ასეთი მაგნეტიზმი დისტანციიდან სრულიად უმოქმედოდ გამოიყურება და უფრო "ნაკლებად საინტერესოა".

მეცნიერებმა ფერომაგნიტურ მასალებში ნაწილაკების მესამე კონფიგურაციის თეორია განიხილეს. თეორიის შედეგად ახალი ფენომენი ჩამოყალიბდა, რომელსაც ალტერმაგნეტიზმი ეწოდა. ალტერმაგნიტურ მასალებში ნაწილაკები ანტიფერომაგნეტიზმის მსგავსად ერთმანეთის სპინებს აუქმებს, მაგრამ ისე არის დალაგებული, რომ ნანომასშტაბზე შეზღუდული ძალები წარმოიქმნება. ეს ძალები საკმაოდ მცირეა, მაცივარზე მაგნიტის მისაწებებლადაც არ გამოდგება, თუმცა მას აქვს განსაკუთრებული თვისებები. ამ თვისებების ათვისება მასობრივად დაიწყო ინჟინრების მიერ, მათ სურთ მონაცემების შესანახად და ენერგიის გადასაცემად გამოიყენონ მაგნეტიზმის მესამე კონფიგურაცია.

"ალტერმაგნიტები მაგნიტებისგან შედგება, რომლებიც მეზობელთან საპირისპირო მიმართულებით არის მიმართული," — ხსნის პიტერ უოდლი, ნოტინგემის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი, — "თუმცა, კრისტალის თითოეული ნაწილი, რომელიც ამ მცირე მაგნეტებს შეიცავს, მეზობელთან შედარებით ბრუნავს. ეს ანტიფერომაგნეტიზმის მსგავსია, მაგრამ "გადატრიალებული". ეს მცირე განსხვავება უდიდეს ცვლილებებს იძლევა."

ექსპერიმენტებმა უკვე დაადასტურა ამ ალტერმაგნეტიზმის არსებობა. თუმცა, აქამდე ვერავინ შეძლო დამტკიცება, რომ მისი მცირე მაგნიტური ვორტექსების მანიპულირება პრაქტიკულად შესაძლებელი იყო.

უოდლიმ და მისმა კოლეგებმა დაამტკიცეს რომ მანგანუმის ტელურიდი შეიძლება დეფორმირებული იქნას. მასალის სისქის ფენაზე დეფორმაციას კი, მის ზედაპირზე მაგნიტური ვორტოქსების შექმნა მოჰყვა.

გუნდმა შვედეთის MAX IV ლაბორატორიაში რენტგენის სხივების გამომცემი სინქროტრონი გამოიყენა. მექანიზმის დახმარებით, მათ არა მხოლოდ მიიღეს ალტერმაგნეტიზმის ნათელი ვიზუალიზაცია, არამედ აჩვენეს, თუ როგორ შეიძლება მისით მანიპულირება.

"ჩვენმა ექსპერიმენტმა, თეორიული კონცეფციები და პრაქტიკული კვლევა ერთმანეთთან დააკავშირა. ეს იმედია, გახსნის გზას ალტერმაგნიტური მასალების პრაქტიკული გამოყენებისკენ", — ამბობს ოლივერ ამინი, ნოტინგემის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი.

დღესდღეობით, ალტერმაგნეტიზმის პრაქტიკული გამოყენება მხოლოდ თეორიულ დონეზე არსებობს. თუმცა, მეცნიერები მასში დიდ პოტენციალს ხედავენ და ვარაუდობენ რომ, ახლო მომავალში, ეს ელექტრონიკასა და კომპიუტერულ ტექნოლოგიებში სულ უფრო მოთხოვნადი გახდება. მაგალითად, ის შეიძლება გამოიყენონ როგორც სპინზე დაფუძნებული მეხსიერების სისტემა.

კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოგვქონდა.