کشف نیروی سوم مغناطیس: انقلابی در دنیای دیجیتال!

کشف نوع جدیدی از مغناطیس: آلترمغناطیس

یک کلاس جدید از مغناطیس به نام آلترمغناطیس برای اولین بار در یک مطالعه جدید 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.

آلترمغناطیس یک فرم متمایز از نظم مغناطیسی است که در آن بلوک‌های کوچک مغناطیسی به صورت ضد موازی با همسایگان خود هم‌راستا می‌شوند، اما ساختار هر یک از آن‌ها نسبت به همسایگانش چرخیده است. 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. یافته‌ها امروز در مجله Nature منتشر شده‌اند.

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

مواد مغناطیسی در اکثر حافظه‌های بلندمدت کامپیوتر و نسل جدید 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 می‌رود.

پیشرفت‌های جدید در مواد آلترمغناطیسی

جایگزینی اجزای کلیدی با مواد آلترمغناطیسی می‌تواند منجر به افزایش چشمگیر سرعت و کارایی شود و در عین حال پتانسیل کاهش وابستگی ما به عناصر سنگین نادر و سمی که برای فناوری‌های مغناطیسی متعارف نیاز است، را فراهم کند. مواد آلترمغناطیسی خواص مطلوب مغناطیس‌های فرومغناطیسی و آنتی‌فرومغناطیسی را در یک ماده واحد ترکیب می‌کنند. این مواد می‌توانند به افزایش هزار برابری سرعت اجزای میکروالکترونیکی و حافظه دیجیتال منجر شوند و در عین حال از نظر استحکام و کارایی انرژی نیز برتر باشند.

اولیور آمین، 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 فراهم 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 است، یک شتاب‌دهنده الکترون به نام سینکروترون دارد 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 تصاویری از مغناطیس موجود در ماده با وضوح ویژگی‌های کوچک تا مقیاس نانو را فراهم می‌آورد.

تجربه دانشجوی دکترا

آلفرد دال دین، دانشجوی دکترا، به مدت دو سال است که به بررسی مواد آلترمغناطیسی پرداخته است. این یکی از پیشرفت‌های قابل توجهی است که او در طول پروژه‌اش مشاهده کرده است. او اظهار داشت: “اینکه در میان اولین افرادی باشم که اثرات و خواص این کلاس جدید و امیدوارکننده از مواد مغناطیسی را در طول دوره دکترا مشاهده می‌کنم، یک امتیاز بسیار ارزشمند و چالش‌برانگیز بوده است.”