Ανακαλύφθηκε απροσδόκητος μαγνητισμός

Θεωρητικές εργασίες στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge δίνουν το κλειδί για την κατανόηση ενός απροσδόκητου μαγνητισμού μεταξύ δύο ανόμοιων υλικών.

Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature, έχουν ιδιαίτερη σημασία για το σχεδιασμό των μελλοντικών ηλεκτρονικών συσκευών για τους υπολογιστές και τις τηλεπικοινωνίες, σύμφωνα με τον Ιάπωνα Satoshi Okamoto, κι ένας από τους επιστήμονες. Η εργασία αυτή πραγματοποιήθηκε στο Πανεπιστήμιο της Μαδρίτης, στις εγκαταστάσεις ακτινοβολίας συγχρότρου στη Γαλλία και Ιαπωνία, στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ και του Warwick.

"Αυτό που η ομάδα που διαπίστωσε ήταν μια αναπάντεχη μαγνητική τάξη μεταξύ των ατόμων του τιτανίου σε διεπαφή μεταξύ μιας ένωσης του τιτανίου και του στροντίου αφενός, και του λανθανίου με το μαγνήσιο αφετέρου, που είναι και οι δύο μονωτικά υλικά", δήλωσε ο Okamoto.

Με τα σημερινά εργαλεία νανοκατασκευής, οι επιστήμονες μπορούν να αναπτύξουν τεχνητά υλικά με ελεγχόμενη ακρίβεια – σχεδόν άτομο προς άτομο – εναλλάσσοντας πολύ λεπτά κρυσταλλικά στρώματα διαφορετικών υλικών. Οι ιδιότητες των υλικών αυτών καθορίζονται από τη δομή των διασυνδέσεων (διεπαφών) των διαφόρων υλικών αλλά και το πώς αλληλεπιδρούν τα άτομα μέσω των διασυνδέσεων.

Μια τέτοια διεπαφή παραδοσιακά θεωρείται μια πηγή διαταραχής, αλλά στην περίπτωση υλικών, όπως τα σύμπλοκα οξείδια που χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη αυτή, το αποτέλεσμα ήταν κάτι που δεν υπάρχει φυσιολογικά σε οποιοδήποτε άλλο υλικό. Προκειμένου να διευκρινιστούν οι ηλεκτρονικές ιδιότητες όλων αυτών των διεπαφών, η ερευνητική ομάδα έκανε λεπτομερείς μετρήσεις σύγχροτρον ακτίνων-Χ.

"Το αποτέλεσμα ήταν ακόμη πιο περίεργο καθώς παρατηρήσαμε ένα νέο είδος μαγνητισμού σε άτομα του τιτανίου, τα οποία είναι μη μαγνητικά στο υλικό από τιτάνιο και στρόντιο," δήλωσε ο Okamoto.

Επιπλέον, οι ερευνητές ήταν σε θέση να χειραγωγήσουν τη δομή του σπιν, ή τον μαγνητισμό, σε ατομική κλίμακα. Η θεωρητική δουλειά από Okamoto δίνει το κλειδί για να κατανοήσουμε την προέλευση αυτής της νέας μορφής διεπιφανειακού μαγνητισμού και έχει ιδιαίτερη σημασία για την ανάπτυξη νέων σπιντρόνικς (spintronic) συσκευών, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως κεφαλή στο drive του σκληρού δίσκου.

Ενώ οι ηλεκτρονικές συσκευές του σήμερα φτιάχνονται με βάση τη μεταφορά του ηλεκτρικού φορτίου μεταξύ δύο υλικών, μια πιθανή εναλλακτική λύση, οι συσκευές spintronic, θα χρησιμοποιούν και τη μαγνητική ροπή, ή ιδιοπεριστροφή, των ηλεκτρονίων εκτός από το φορτίο τους και επομένως θα ήταν πιο αποτελεσματικό για την αποστολή ή την αποθήκευση πληροφοριών, όπως ένα ηλεκτρικό σήμα.