ייתכן שמדענים מצאו דרך לזהות סוג שלישי של מגנטיות
בשנת 2022, פיזיקאים התגלה אלטרמגנטים – סוג שלישי של מגנטיות שמשלב איכשהו את התכונות הטובות ביותר של שני סוגי המגנטיות הקודמים. קשה לזהות את המגנטים הייחודיים הללו, אבל הצעה חדשה באמצעות חיישנים קוונטיים עשויה לעזור להקל על הדברים.
ב א מאמר אחרון פורסם ב-Physical Review Letters, פיזיקאים מתארים טכניקה תיאורטית העוקבת אחר נוכחותו של אלטרמגנט על ידי התבוננות כיצד הוא משפיע על פגמים מגנטיים זעירים ביהלום. ידוע כי לאלמגנטים יש דפוסי ספין ייחודיים, אשר ניתן לייחס לכמה מהר פגמים ביהלומים נרגעים לאחר סיבובם. אם התיאוריות הנוכחיות נכונות, אלטרמגנטים יכולים "לחולל מהפכה מוחלטת באופן שבו אנו מעבירים מידע", אמר ג'מיר מרינו, מחבר המחקר ופיזיקאי באוניברסיטת המדינה של ניו יורק בבאפלו. הַצהָרָה.
אבל תחילה, נצטרך לראות אם אחד מ-200+ החומרים החשודים כמגנטים אלטרמגנטים אכן מתנהג כפי שצפוי, הוסיף הצוות בהצהרה. מרינו ציין כי הגישה "יכולה להיות אבן הבניין הראשונה של דור חדש של ניסויים הקובעים אם חומר הוא אלטרמגנט".
הסיבובים במגנט
הצוות מאחורי המחקר החדש כולל חוקרים המעורבים בגילוי המקורי של אלטרמגנטים. לפי ההצהרה, לפני הממצא הזה, החוקרים האמינו שיש שני סוגים עיקריים של מגנטיות: פרומגנטים ואנטי-פרומגנטים. הראשונים הם המגנטים ה"קלאסיים", כמו דברים שמדביקים על מקרר, ואילו האחרונים מתייחסים לחומרים המציגים מגנטיות מורכבת ברמה האטומית.
ההבדל העיקרי בין סוגי המגנטיות השונים קשור לדפוסים הארגוניים של אטומים ולספינים האלקטרונים שלהם. בפרומגנטים, ספינים של אלקטרונים סמוכים מתיישרים באותו כיוון. מצד שני, ספינים שכנים מצביעים בכיוונים מנוגדים באנטי-פרומגנטים. למרות שהראשון קל יותר לשליטה, האחרון הוכיח יותר הבטחה באחסון ועיבוד מידע יעיל באנרגיה, הסביר הצוות בהצהרה.
אלטרמגנטים הם שילוב של השניים בכך שהאלקטרונים שלהם מבטלים זה את זה כמו אנטי-פרומגנטים, אבל המבנה האטומי שלהם בסך הכל גורם להם להתנהג כמו פרומגנטים. לדברי מרינו, המשמעות היא ש-altermagnets "משלבים את התנהגות המיתוג המהירה של אנטי-פרומגנטים עם כמה מהתכונות האלקטרוניות הניתנות לשליטה בקלות רבה יותר של פרומגנטים."
מעקב אחר אדווה
ה"גלאי" האלטרמגנטי משתמש בספקטרוסקופיה של רעש קוונטי. עיצוב הגלאי כרוך בהחדרת פגם מגנטי זעיר ביהלום, שנוצר על ידי אטום חנקן אחד ואטום פחמן שכן חסר. פגמים אלו רגישים ביותר להתנהגות מגנטית.
אם אלטרמגנט נמצא בקרבת מקום וחוקרים מנסים לסובב את הספין המגנטי של הפגם, הפגם יירגע מהר יותר בכיוונים מסוימים מאחרים, הסביר הצוות. חשוב לציין, גישה זו היא פחות פולשנית משיטות קיימות לחיפוש אחר אלטרמגנטים. זה גם כנראה פחות כבד משיטות קיימות, שיכולות לדרוש מאיצי חלקיקים ענקיים.
"אתה לא רוצה שהמדידה שלך תפריע מאוד לחומר שאתה לומד," הסביר מרינו. "זה יכול להיות קשה יותר לדעת אם אתה רואה את ההתנהגות הטבעית של החומר או את ההתנהגות שנגרמה מהניסוי."
עד כה, הצוות רק אישר שהטכניקה יכולה לעבוד באמצעות הדמיות דינמיקה קוונטית מתקדמות. בהתאם לכך, החוקרים יצטרכו לבצע בדיקות אמפיריות כדי לראות אם השיטה יכולה לזהות באופן אמין אלטרמגנטיות. אם הם יצליחו, לעומת זאת, זה יספק לחוקרים דרך קלה יותר למצוא חומרים מגנטיים בעלי פוטנציאל טכנולוגי משמעותי.