Bu yaxınlarda təklif olunan altermaqnetizm kimi tanınan maqnetizm forması tədqiqatçılara kompüter yaddaşını daha kiçik, daha sürətli və daha səmərəli hala gətirməyə kömək edə bilər. İndi isə alimlər əvvəllər toplu formasında qeyri-maqnit hesab edilən kvant materialı olan rutenium dioksidin cəmi bir neçə atom təbəqəsi qalınlığında ultra nazik bir təbəqə şəklində hazırlandıqda bu qeyri-adi maqnit davranışını göstərə biləcəyinə dair dəlillər tapıblar.

Minnesota Universitetindən Bharat Jalan və Paul Scherrer İnstitutundan Milan Radoviç ilə birlikdə çalışan Rays Universitetinin fizikləri Minq Yi, tapıntıları Science Advances jurnalında dərc ediblər .

Fizika və astronomiya üzrə dosent Yi bildirib ki, “Rutenium dioksid alternativ maqnit namizədi kimi təklif edilən ilk materiallardan biri idi, lakin onun toplu forması üzərində aparılan tədqiqatlar maqnetizmə dair dəlil gətirməyib. Tədqiqatlarımız göstərir ki, digər tərəfdən, onun ultra nazik forması onu maqnitləşdirən açar ola bilər.”

Elektron Spinləri Vasitəsilə Maqnetizmin Aşkarlanması

Ultra nazik rutenium dioksidin maqnit vəziyyətini araşdırmaq üçün tədqiqatçılar onun spin teksturasını araşdırdılar. Spin teksturası materialın maqnit momentlərinin – elektronlarının spinlərinin – fəzada necə düzüldüyünü təsvir edir. Bu nümunələr materialın maqnit olub-olmadığını və əgər belədirsə, hansı növ maqnitliyə malik olduğunu aşkar edə bilər.

Komanda bu nümunələri spin həlli ilə bucaq həlli ilə fotoemissiya spektroskopiyası adlanan bir texnikadan istifadə edərək ölçdü.

“Ölçmələrimizi təhlil etdikdən, o cümlədən şərhimizi nəzəri hesablamalarla məlumatlandırdıqdan sonra, eksperimental şəraitimizdə rutenium dioksidin qeyri-ənənəvi maqnetizmə uyğun spin teksturaları göstərdiyini aşkar etdik”, – məqalənin ilk müəllifi və bu yaxınlarda Rays məzunu olan Yichen Zhang dedi. “Bu, həcmli və ultra nazik rutenium dioksidin düzgün şəraitdə fərqli maqnit xüsusiyyətlərinə malik ola biləcəyini göstərir.”

Atom gərginliyi maqnit nəzarəti kimi çıxış edə bilər

Tədqiqatçılar qeyri-adi spin davranışının müəyyən şərtlər altında ortaya çıxdığını aşkar etdilər. Xüsusilə, ultra nazik rutenium dioksidin elektron quruluşu qəfəs gərginliyinə məruz qalmalı idi ki, bu da materialın atom quruluşuna təzyiq göstərir.

Materialın təbii həcm formasında olduğu kimi, bu gərginlik olmadan elektron spinləri altermaqnetizm əlamətləri göstərmirdi.

“Gərginlikdən asılı təbiət, qəfəs gərginliyindən altermaqnetizmi induksiya etmək və ya idarə etmək üçün tənzimləmə düyməsi kimi istifadə edə biləcəyimizi göstərir”, – deyə Çjan bildirib. “Bu, növbəti nəsil spintronika və RAM arxitekturaları haqqında düşünərkən son dərəcə faydalı ola bilər.”

Nəticə, tədqiqatçıların gələcək elektron materiallarda maqnit davranışını idarə etmək üçün qəfəs gərginliyini qəsdən tənzimləyə biləcəkləri ehtimalını artırır. Belə bir nəzarət, məlumatı emal etmək və saxlamaq üçün elektron spini ilə yanaşı elektrik yükündən də istifadə edən bir sahə olan spintronika və yeni kompüter yaddaş dizaynları üçün dəyərli ola bilər.

Rutenium Dioksidlə Bağlı Uzunmüddətli Mübahisə

Tapıntılar həmçinin kvant materiallarının davranışını müəyyən etməyin və təsvir etməyin nə qədər çətin olduğunu vurğulayır. Fiziklər rutenium dioksidin toplu formasının maqnit olub-olmadığını müəyyən etməyə çalışarkən uzun bir elmi müzakirənin mərkəzində olub. Tədqiqatçılar nəticədə toplu rutenium dioksidin maqnitləşmə nümayiş etdirmədiyi qənaətinə gəliblər.

Yeni iş, materialın ölçülərinin dəyişdirilməsinin və atom quruluşunun gərginliyə məruz qalmasının çox fərqli davranışlara səbəb ola biləcəyini göstərir.

“Bu iş bu sualların nə qədər mürəkkəb ola biləcəyini göstərir”, – deyə Yi bildirib. “Yüksək keyfiyyətli material hazırlığı və diqqətlə ölçmə protokolu düzgün elektron spin xüsusiyyətlərini müşahidə etməyimiz üçün çox vacib idi. Nəticələr spinlə həll olunan bucaqla həll olunan fotoemissiya spektroskopiyasının diqqətlə təhlilini tələb etdi. Bunun sayəsində biz yalnız maqnit vəziyyət simmetriyalarını deyil, həm də onu növbəti nəsil kvant materiallarında manipulyasiya etməyin potensial yolunu müəyyən edə bildik.”

Bu iş ABŞ Energetika Nazirliyi (DE-SC0026179, DE-SC0020211, DE-SC0024710), Qordon və Betti Mur Fondunun EPiQS Təşəbbüsü (GBMF9470) və Robert A. Uelç Fondu (C-2175) tərəfindən maliyyələşdirilib.