Fyzici dosud obvykle rozlišovali dvě hlavní formy magnetismu: feromagnetismus a antiferomagnetismus. Výzkumníci vedení americkou laboratoří SLAC National Accelerator Laboratory nyní v materiálu telluridu manganu (MnTe) pozorovali charakteristický jev, který podle nich potvrzuje existenci třetí magnetické fáze – altermagnetismu. Výsledky zveřejnil časopis Science ve studii nazvané Chiral altermagnon in MnTe.
Ve feromagnetech jsou spiny elektronů, tedy jejich vnitřní kvantové momenty hybnosti, uspořádané převážně stejným směrem. Materiál pak vytváří celkové magnetické pole. V antiferomagnetech se spiny sousedních částí střídají a jejich účinky se navzájem ruší, takže výsledná magnetizace je nulová. Altermagnety mají podobně jako antiferomagnety nulovou celkovou magnetizaci, jejich elektronová struktura však zároveň umožňuje vznik spinově polarizovaných proudů, které mohou nést informaci.
Rozhodující stopou byla „rukovost“
MnTe byl po desetiletí považován za běžný antiferomagnet. Novější teoretické a experimentální práce ale naznačily, že jeho krystalová mřížka a uspořádání spinů odpovídají altermagnetickému stavu. Chyběl přímý důkaz vlastnosti, která by oba typy magnetismu jednoznačně odlišila: chirality neboli „rukovosti“. Chiralita označuje uspořádání, které nelze přesně překrýt s jeho zrcadlovým obrazem, podobně jako levou ruku nelze nasadit do pravé rukavice.
Výzkumníci proto vzorek zkoumali v European Synchrotron Radiation Facility ve Francii. Na experimentální stanici ID32 na něj namířili kruhově polarizované rentgenové záření, jehož elektrické pole se při šíření otáčí jedním ze dvou opačných směrů. Tým porovnával, jak MnTe rozptyluje levotočivě a pravotočivě polarizované záření. Chiralita se projevuje právě rozdílnou odezvou na tyto dvě varianty.
Měření odhalilo chiralní magnetickou excitaci, tedy kvantovanou vlnu změn ve spinovém uspořádání. V článku ji autoři označují jako chiral altermagnon. Její závislost na hybnosti odpovídala symetrii, kterou teorie předpovídá pro altermagnetický MnTe. První experiment uskutečnili v roce 2024 a na začátku roku 2025 jej zopakovali; výsledky se podle SLAC shodovaly.
Studie tak neposkytuje důkaz, že by altermagnetické materiály už nyní poháněly rychlejší počítače nebo úspornější datová centra. Ukazuje ale konkrétní fyzikální podpis, který odlišuje MnTe od konvenčního antiferomagnetu. Podle studie zveřejněné v časopise Science jde o přímé experimentální potvrzení chiralní magnetické excitace v kandidátním altermagnetu a o důležitou oporu pro zařazení altermagnetismu mezi samostatné magnetické fáze.
Praktický význam se týká především spintroniky, oboru, který využívá kromě elektrického náboje také spin elektronů. Altermagnety by díky nulové celkové magnetizaci mohly být méně citlivé na rušivá magnetická pole než feromagnety a zároveň lépe čitelné než antiferomagnety. Zda z těchto vlastností vzniknou použitelné paměťové prvky, kvantová zařízení nebo energeticky úspornější elektronika, však bude záviset na tom, zda vědci dokážou altermagnetické stavy spolehlivě ovládat světlem či elektrickým proudem.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.