กระแสแม่เหล็กสลับเป็นรูปแบบที่แตกต่างของลำดับแม่เหล็ก โดยที่ส่วนประกอบแม่เหล็กขนาดเล็กวางขนานกันกับเพื่อนบ้าน แต่โครงสร้างที่เป็นโฮสต์ของแต่ละตัวจะหมุนไปเมื่อเปรียบเทียบกับเพื่อนบ้าน ศาสตราจารย์ Peter Wadley จาก University of Nottingham และเพื่อนร่วมงานของเขาได้แสดงให้เห็นว่าแม่เหล็กประเภทใหม่นี้มีอยู่จริงและสามารถควบคุมได้ในอุปกรณ์กล้องจุลทรรศน์
การทำแผนที่เวกเตอร์ลำดับอัลเทอร์แมกเนติกใน MnTe เครดิตภาพ: อามินและคณะ., ดอย: 10.1038/s41586-024-08234-x.
วัสดุแม่เหล็กถูกใช้ในหน่วยความจำคอมพิวเตอร์ระยะยาวส่วนใหญ่และอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์รุ่นล่าสุด
นี่ไม่เพียงแต่เป็นอุตสาหกรรมขนาดใหญ่และมีความสำคัญเท่านั้น แต่ยังเป็นแหล่งสำคัญของการปล่อยก๊าซคาร์บอนทั่วโลกอีกด้วย
การเปลี่ยนส่วนประกอบหลักด้วยวัสดุอัลเทอร์แมกเนติกจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างมากในความเร็วและประสิทธิภาพ ขณะเดียวกันก็มีศักยภาพในการลดการพึ่งพาองค์ประกอบหนักที่หายากและเป็นพิษซึ่งจำเป็นสำหรับเทคโนโลยีเฟอร์โรแมกเนติกแบบดั้งเดิมได้อย่างมาก
อัลเทอร์แมกเนติกรวมคุณสมบัติที่ดีของเฟอร์โรแมกเนติกและแอนติเฟอร์โรแมกเนติกไว้ในวัสดุชิ้นเดียว
พวกเขามีศักยภาพที่จะนำไปสู่การเพิ่มความเร็วของส่วนประกอบไมโครอิเล็กทรอนิกส์และหน่วยความจำดิจิทัลเป็นพันเท่า ขณะเดียวกันก็แข็งแกร่งยิ่งขึ้นและประหยัดพลังงาน
“อัลเทอร์แมกเนติกประกอบด้วยโมเมนต์แม่เหล็กที่ชี้ตรงกันข้ามกับเพื่อนบ้าน” ศาสตราจารย์ Wadley กล่าว
“อย่างไรก็ตาม แต่ละส่วนของคริสตัลที่เป็นโฮสต์ของช่วงเวลาเล็กๆ เหล่านี้จะถูกหมุนเวียนไปตามเพื่อนบ้าน นี่เป็นเหมือนการต่อต้านแม่เหล็กที่มีการบิด! แต่ความแตกต่างที่ละเอียดอ่อนนี้มีผลกระทบอย่างมาก”
“งานทดลองของเราได้เป็นสะพานเชื่อมระหว่างแนวคิดทางทฤษฎีและการตระหนักรู้ในชีวิตจริง ซึ่งหวังว่าจะส่องสว่างเส้นทางในการพัฒนาวัสดุอัลเทอร์แมกเนติกสำหรับการใช้งานจริง” ดร. Oliver Amin จากมหาวิทยาลัยนอตติงแฮมกล่าว
การศึกษาเชิงทดลองใหม่นี้ดำเนินการที่ศูนย์นานาชาติ MAX IV ในสวีเดน
สิ่งอำนวยความสะดวกนี้ซึ่งดูเหมือนโดนัทโลหะขนาดยักษ์ คือเครื่องเร่งอิเล็กตรอนที่เรียกว่าซินโครตรอน ที่ผลิตรังสีเอกซ์
รังสีเอกซ์จะถูกฉายลงบนวัสดุแม่เหล็ก และอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวจะถูกตรวจจับโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบพิเศษ
ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างภาพแม่เหล็กในวัสดุที่มีความละเอียดของคุณสมบัติเล็กๆ จนถึงระดับนาโนได้
“การได้เป็นหนึ่งในคนกลุ่มแรกๆ ที่เห็นผลและคุณสมบัติของวัสดุแม่เหล็กประเภทใหม่ที่มีแนวโน้มนี้ถือเป็นสิทธิพิเศษที่คุ้มค่าและท้าทายอย่างมาก” ปริญญาเอกมหาวิทยาลัยนอตติงแฮมกล่าว นักเรียนอัลเฟรด ดาล ดิน
ของทีมงานได้รับการตีพิมพ์ในวารสารธรรมชาติ-
-
โอเจ อามินและคณะ- 2024. การถ่ายภาพระดับนาโนและการควบคุมการเปลี่ยนแปลงแม่เหล็กใน MnTe.ธรรมชาติ636, 348-353; สอง: 10.1038/s41586-024-08234-x
