Para peneliti di Universitas Tokyo di Jepang, Universitas Cornell dan Johns Hopkins di AS dan Universitas Birmingham di Inggris telah mengamati piezomagnetisme besar dalam bahan antiferromagnetik, mangan-timah (Mn3layar). Temuan ini memungkinkan materi ini dan materi serupa lainnya digunakan dalam memori komputer generasi mendatang.
Bahan antiferromagnetik merupakan kandidat yang menjanjikan untuk perangkat memori kepadatan tinggi di masa depan karena dua alasan utama. Yang pertama adalah putaran elektron (yang digunakan sebagai bit atau unit data) dalam antiferromagnet berputar dengan cepat, pada frekuensi dalam rentang terahertz. Pembalikan putaran yang cepat ini dimungkinkan karena putaran pada antiferromagnet cenderung sejajar satu sama lain, sehingga menyebabkan interaksi yang kuat di antara putaran tersebut. Hal ini berbeda dengan feromagnet konvensional, yang memiliki putaran elektron paralel.
Alasan kedua adalah meskipun antiferromagnet memiliki magnet internal yang diciptakan oleh putaran elektronnya, antiferromagnet hampir tidak memiliki magnetisasi makroskopis. Artinya, bit dapat dikemas lebih padat karena tidak saling mengganggu. Sekali lagi, hal ini berbeda dengan feromagnet yang digunakan dalam memori magnetik konvensional, yang menghasilkan magnetisasi bersih yang cukup besar.
Para peneliti menggunakan efek Hall yang telah dipahami dengan baik (di mana medan magnet yang diterapkan menginduksi tegangan pada konduktor dalam arah tegak lurus terhadap medan dan aliran arus) untuk membaca nilai bit antiferromagnetik. Jika putaran pada bit antiferromagnetik semuanya terbalik ke arah yang sama, tegangan Hall berubah tanda. Oleh karena itu, salah satu tanda tegangan menunjukkan arah “spin up” atau “1” dan tanda lainnya menunjukkan “spin down” atau “0”.
Regangan mengontrol perubahan tanda
Dalam pekerjaan baru, sebuah tim yang dipimpin oleh Satoru Nakatsuji dari Universitas Tokyo peralatan bekas yang dikembangkan oleh Clifford Hicks dan rekan-rekan di Birmingham untuk menempatkan sampel Mn3Sn di bawah tekanan. M N3Sn adalah antiferromagnet tidak sempurna (Weyl) dengan magnetisasi lemah, dan diketahui menampilkan efek Hall anomali (AHE) yang sangat kuat, di mana pembawa muatan memperoleh komponen kecepatan yang tegak lurus terhadap medan listrik yang diterapkan bahkan tanpa medan magnet yang diterapkan.
Antiferromagnet yang didoping beralih lebih cepat
Para peneliti menemukan bahwa, dengan menempatkan tingkat regangan yang berbeda pada sampel, mereka dapat mengontrol besaran dan tanda AHE material. “Sejak penemuan AHE oleh Edwin Hall pada tahun 1881, belum ada laporan yang dibuat tentang penyesuaian tanda AHE berdasarkan regangan,” kata Nakatsuji. Dunia Fisika. “Pada pandangan pertama, mungkin tampak bahwa konduktivitas Hall, suatu besaran yang ganjil dalam pembalikan waktu, tidak dapat dikendalikan oleh regangan, yang genap dalam pembalikan waktu. Namun, eksperimen dan teori kami dengan jelas menunjukkan bahwa strain yang sangat kecil sekitar 0.1% tidak hanya dapat mengontrol ukuran tetapi juga tanda AHE.”
Penting untuk spintronik antiferromagnetik
Tim mengatakan bahwa kemampuan mengendalikan AHE menggunakan regangan akan menjadi penting untuk apa yang disebut aplikasi “spintronics” yang melibatkan bahan antiferromagnetik. Karena keadaan semimetal Weyl dari Mn3Sn juga dapat dialihkan secara elektrik, penemuan baru ini membuat material ini semakin menarik bagi spintronik, dan sejumlah kelompok di seluruh dunia kini berupaya memproduksinya dalam bentuk film tipis.
Pekerjaan saat ini dirinci dalam Fisika Alam.
