کشف کلاس سومی از مغناطیس؛ تحول در فناوری دیجیتال!

کشف نوع جدیدی از مغناطیس: آلترمغناطیس

در یک مطالعه جدید، نوع جدیدی از مغناطیس به نام آلترمغناطیس برای اولین بار تصویر برداری شده است. این یافته‌ها می‌توانند به توسعه دستگاه‌های حافظه مغناطیسی جدیدی منجر شوند که پتانسیل افزایش سرعت عملکرد تا هزار برابر را دارند.

ویژگی‌های آلترمغناطیس

آلترمغناطیس یک شکل متمایز از نظم مغناطیسی است که در آن اجزای کوچک مغناطیسی به صورت ضد موازی با همسایگان خود هم‌راستا می‌شوند، اما ساختار هر یک از آن‌ها نسبت به همسایگانش چرخش دارد. دانشمندان از دانشگاه ناتینگهام در دانشکده فیزیک و نجوم نشان داده‌اند که این کلاس جدید از مغناطیس وجود دارد و می‌توان آن را در دستگاه‌های میکروسکوپی کنترل کرد. این یافته‌ها امروز در مجله Nature منتشر شده است.

توضیحات پروفسور وادلی

پروفسور پیتر وادلی، که رهبری این تحقیق را بر عهده داشته، توضیح می‌دهد: “آلترمغناطیس‌ها شامل لحظات مغناطیسی هستند که به صورت ضد موازی با همسایگان خود قرار دارند. با این حال، هر قسمت از کریستالی که این لحظات کوچک را در خود جای داده است، نسبت به همسایگانش چرخش دارد. این شبیه به آنتی‌فرومغناطیس با یک پیچ و تاب است! اما این تفاوت ظریف پیامدهای بزرگی دارد.”

اهمیت مواد مغناطیسی

مواد مغناطیسی در اکثر حافظه‌های بلندمدت کامپیوتر و جدیدترین نسل دستگاه‌های میکروالکترونیکی استفاده می‌شوند. این نه تنها یک صنعت بزرگ و حیاتی است، بلکه منبع قابل توجهی از انتشار کربن در سطح جهانی نیز به شمار می‌آید.

پیشرفت‌های جدید در مواد آلترمغناطیسی

جایگزینی اجزای کلیدی با مواد آلترمغناطیسی می‌تواند منجر به افزایش چشمگیر سرعت و کارایی شود و همچنین این پتانسیل را دارد که وابستگی ما به عناصر سنگین نادر و سمی مورد نیاز برای فناوری‌های فرومغناطیسی متداول را به طرز قابل توجهی کاهش دهد. مواد آلترمغناطیسی خواص مطلوب فرومغناطیس‌ها و آنتی‌فرومغناطیس‌ها را در یک ماده واحد ترکیب می‌کنند.

این مواد می‌توانند منجر به افزایش هزار برابری سرعت اجزای میکروالکترونیکی و حافظه‌های دیجیتال شوند و در عین حال از نظر استحکام و کارایی انرژی نیز بهتر عمل کنند. اولیور آمن، پژوهشگر ارشد، رهبری این آزمایش را بر عهده داشت و یکی از نویسندگان این مطالعه است. او گفت: «کار تجربی ما پلی بین مفاهیم نظری و تحقق واقعی آن‌ها ایجاد کرده است که امیدواریم راهی برای توسعه مواد آلترمغناطیسی برای کاربردهای عملی روشن کند.»

جزئیات آزمایش و امکانات

این مطالعه تجربی جدید در تأسیسات بین‌المللی MAX IV در سوئد انجام شده است. این تأسیسات که شبیه یک دونات فلزی بزرگ به نظر می‌رسد، یک شتاب‌دهنده الکترون به نام سینکروترون است که اشعه ایکس تولید می‌کند. اشعه ایکس بر روی ماده مغناطیسی تابانده می‌شود و الکترون‌های آزاد شده از سطح آن با استفاده از میکروسکوپ ویژه‌ای شناسایی می‌شوند. این فرآیند امکان تولید تصویری از مغناطیس موجود در ماده را با وضوح ویژگی‌های کوچک تا مقیاس نانو فراهم می‌کند.

نقش دانشجویان در تحقیق

آلفرد دال دین، دانشجوی دکترا، به مدت دو سال در حال بررسی مواد آلترمغناطیسی بوده است. این نیز یک پیشرفت دیگر است که او در طول پروژه‌اش شاهد آن بوده است. او اظهار داشت: «اینکه در میان اولین افرادی باشم که اثرات و خواص این کلاس جدید و امیدوارکننده از مواد مغناطیسی را در حین دکتری‌ام مشاهده می‌کنم، یک امتیاز بسیار ارزشمند و چالش‌برانگیز بوده است.»