Дослідники з Массачусетського технологічного інституту (MIT) зробили значне відкриття у сфері фізики твердого тіла, виявивши нову форму магнетизму, яку вони назвали "p-хвильовим магнетизмом". Це явище, спостережене у двовимірних кристалах йодистого нікелю (NiI₂), поєднує в собі характеристики феромагнетизму та антиферомагнетизму, створюючи унікальні спіральні конфігурації спінів електронів.
Відкриття, опубліковане в журналі Nature Communications, має потенціал революціонізувати розробку передових електронних пристроїв, зокрема, для зберігання даних. "P-хвильовий магнетизм" характеризується тим, що спіни електронів у матеріалі розташовуються у спіральному порядку, що нагадує структуру лівої та правої руки. Ця "хіральна" конфігурація дозволяє керувати спінами за допомогою електричного поля, що є ключовим для створення більш швидких та енергоефективних електронних пристроїв. Як зазначає професор Ріккардо Комін з MIT, "демонстрація електрично перемикаємої p-хвильової спінової поляризації також підкреслює перспективні застосування нетрадиційних магнітних станів". Дослідження, проведене командою MIT, включає теоретичний внесок професора Сільвії Пікоцці з Університету Мілан-Бікокка.
Вчені синтезували двовимірні кристали йодистого нікелю, виявивши, що спіни атомів нікелю утворюють спіральні структури. Ці спіралі можуть бути переключені з одного напрямку на інший за допомогою застосування невеликого електричного поля. Ця здатність до електричного перемикання є критично важливою для розробки наступного покоління "спінтроніки" – технології, що використовує спін електронів для зберігання та обробки інформації.
"Ці спінтронні ефекти є більш ефективними, ніж традиційна електроніка, оскільки ми просто переміщуємо спіни, а не заряди. Це означає, що ми не піддаємося жодним ефектам розсіювання, які генерують тепло, що, по суті, є причиною нагрівання комп'ютерів", – пояснює Комін. За його словами, "p-хвильові магніти можуть заощадити п'ять порядків енергії, що є величезним показником".
Однак, на даний момент це явище спостерігається лише за надзвичайно низьких температур, близько 60 Кельвінів (-213 °C). Це обмежує його практичне застосування. "Це нижче температури рідкого азоту, що не є обов'язково практичним для застосувань", – визнає Комін. "Але тепер, коли ми реалізували цей новий стан магнетизму, наступним рубежем є пошук матеріалу з цими властивостями при кімнатній температурі. Тоді ми зможемо застосувати це до спінтронного пристрою".
Подальші дослідження спрямовані на пошук матеріалів, які демонструють "p-хвильовий магнетизм" при кімнатній температурі, що відкриє шлях до створення більш швидких, компактних та енергоефективних магнітних пам'яті. Це відкриття є значним кроком уперед у розумінні та використанні складних магнітних явищ для майбутніх технологій.