Магнетизмот одамна го познаваме преку два главни облика. Првиот е феромагнетизмот, одговорен за магнетите што ги лепиме на фрижидерот, но и за работата на многу традиционални уреди за магнетно складирање податоци. Вториот е антиферомагнетизмот, кај кој соседните магнетни моменти се ориентирани во спротивни насоки и нивните ефекти на макроскопско ниво во голема мера се поништуваат.

Но, што ако постои материјал што ги обединува некои од најкорисните својства на двата вида магнетизам? Токму таква можност нуди алтермагнетизмот – посебен вид магнетен поредок што во последниве години привлекува сè поголемо внимание во физиката на кондензираната материја.

Во истражувањето објавено во Nature во декември 2024 година, меѓународен тим физичари, предводен од истражувачи поврзани со Универзитетот во Нотингем, успеал да ја визуализира магнетната структура на алтермагнетен материјал и да ја контролира нејзината конфигурација. Експериментите биле изведени врз манган-телурид (MnTe), со користење напредни рендгенски техники во комбинација со микроскопија со фотоемисија на електрони.

За да разбереме што го прави алтермагнетизмот посебен, треба да погледнеме подлабоко од обичниот магнет што го држиме во рака.

Кај феромагнетите, магнетните моменти на атомите претежно се ориентирани во иста насока, создавајќи вкупна магнетизација. Кај антиферомагнетите, тие се подредуваат во спротивни насоки, така што вкупниот магнетен момент е приближно нула.

Алтермагнетите, исто така, имаат магнетни моменти ориентирани во спротивни насоки. Но, тука пресудна улога игра кристалната структура на материјалот, односно начинот на кој атомите се распоредени во просторот. Поради специфичната симетрија на кристалот, електроните со спротивни спинови можат да покажуваат различни енергетски состојби и различно однесување во зависност од нивното движење низ материјалот.

Токму оваа комбинација е клучната особеност на алтермагнетизмот: тој може да ги задржи некои ефекти поврзани со спинската поларизација, карактеристични за феромагнетите, без притоа да создава значителна вкупна магнетизација.

Истражувачите не се ограничиле само на откривање на овој поредок. Тие успеале да ги мапираат неговите структури на размери од стотици нанометри до десетици микрометри, вклучувајќи магнетни домени, граници меѓу нив и сложени вителни структури. Притоа покажале дека конфигурацијата може контролирано да се менува со соодветно обликување на материјалот и со температурни циклуси во магнетно поле.

Големиот интерес за алтермагнетизмот потекнува од неговиот потенцијал за примена во спинтрониката – технологија што не го користи само електричниот полнеж на електроните, туку и нивниот спин, квантно својство поврзано со магнетизмот. Имено, во иднина алтермагнетните материјали би можеле да овозможат мемориски елементи што работат побрзо, трошат помалку енергија и се помалку чувствителни на надворешни магнетни пречки. Отсуството на значителна вкупна магнетизација би можело да биде особено корисно при зголемување на густината на мемориските елементи.

Но, можните примени не завршуваат со складирањето податоци. Алтермагнетизмот може да отвори нови насоки и во истражувањата на суперспроводливоста, тополошките материјали и невроморфната електроника, која се обидува да имитира одредени начини на обработка на информации во мозокот.

Сепак, треба да се направи јасна разлика помеѓу експериментално потврдениот физички феномен и неговите идни технолошки примени. Резултатите од истражувањето не докажуваат дека веќе постојат мемории илјадапати побрзи од денешните. За тоа ќе бидат потребни дополнителни експерименти, развој на соодветни компоненти и докажување на нивната практична употребливост.

Алтермагнетизмот, значи, не е готова технолошка револуција, туку научна можност. А понекогаш ваквите откритија што на почетокот изгледаат како суптилна разлика во однесувањето на електроните, подоцна стануваат основа за целосно нови технологии.