חוקרים מאוניברסיטת טוקיו ביפן, אוניברסיטאות קורנל וג'ונס הופקינס בארה"ב ואוניברסיטת ברמינגהאם בבריטניה צפו פייזומגנטיות גדולה בחומר אנטי-פרומגנטי, מנגן-פח (Mn)3Sn). הממצא יכול לאפשר שימוש בחומר זה ואחרים דומים לו בזיכרונות המחשב של הדור הבא.
חומרים אנטי-פרומגנטיים הם מועמדים מבטיחים להתקני זיכרון עתידיים בצפיפות גבוהה משתי סיבות עיקריות. הראשון הוא שספינים של אלקטרונים (המשמשים כסיביות או יחידות נתונים) באנטי-פרומגנטים מתהפכים במהירות, בתדרים בטווח הטרה-הרץ. סיבובי ספין מהירים אלו אפשריים מכיוון שספינים באנטי-פרומגנטים נוטים להתיישר אנטי מקביל זה לזה, מה שמוביל לאינטראקציות חזקות בין הספינים. זה מנוגד לפרומגנטים קונבנציונליים, שיש להם ספינים אלקטרוניים מקבילים.
הסיבה השנייה היא שבעוד שלאנטי-פרומגנטים יש מגנטיות פנימית שנוצרת מהספין של האלקטרונים שלהם, אין להם כמעט מגנטיות מקרוסקופית. משמעות הדבר היא שניתן לארוז סיביות בצפיפות רבה יותר מכיוון שהם אינם מפריעים זה לזה. שוב, זה מנוגד לפרומגנטים המשמשים בזיכרון מגנטי קונבנציונלי, אשר מייצרים מגנטיזציה נטו גדולה.
חוקרים משתמשים באפקט הול המובן היטב (שבו שדה מגנטי מופעל גורם למתח במוליך בכיוון המאונך הן לשדה והן לזרימת הזרם) כדי לקרוא את הערכים של ביטים אנטי-פרומגנטיים. אם הספינים בסיבית האנטי-פרומגנטית מתהפכים כולם באותו כיוון, מתח הול משנה סימן. סימן אחד של המתח, אם כן, מתאים לכיוון "ספין למעלה" או "1" והסימן השני ל"ספין למטה" או "0".
מתח שולט שינוי סימן
בעבודה החדשה צוות בראשות סאטורו נאקצוג'י של אוניברסיטת טוקיו ציוד משומש שפותח על ידי קליפורד היקס ועמיתים ב ברמינגהאם למקם דגימה של Mn3Sn תחת מאמץ. Mn3Sn הוא אנטי-פרומגנט לא מושלם (Weyl) עם מגנטיזציה חלשה, וידוע שהוא מציג אפקט הול חריג חזק מאוד (AHE), שבו נושאי מטען רוכשים רכיב מהירות מאונך לשדה חשמלי מופעל גם ללא שדה מגנטי מופעל.
אנטי-פרומגנטים מסוממים עוברים מהר יותר
החוקרים מצאו כי על ידי הפעלת דרגות עומס שונות על המדגם, הם יכולים לשלוט הן בגודל והן בסימן של ה-AHE של החומר. "מאז גילוי ה-AHE על ידי אדווין הול ב-1881, לא פורסם שום דיווח על כוונון רציף של סימן ה-AHE לפי מאמץ", אומר נקאטצוג'י. עולם הפיזיקה. "במבט ראשון, אולי נראה שמוליכות ההול, כמות שהיא מוזרה בהיפוך זמן, אינה ניתנת לשליטה על ידי מתח, שהוא אפילו בהיפוך זמן. עם זאת, הניסוי והתיאוריה שלנו מוכיחים בבירור שזן זעיר מאוד בסדר גודל של 0.1% יכול לשלוט לא רק בגודל אלא גם בסימן של AHE."
חשוב לספינטרוניקה אנטי-פרומגנטית
הצוות אומר שהיכולת לשלוט ב-AHE באמצעות מתח תהיה חשובה עבור יישומים המכונים "ספינטרוניקה" הכוללים חומרים אנטי-פרומגנטיים. מאז המצב החצי-מתכתי של Weyl של Mn3ניתן גם להחליף Sn באופן חשמלי, התגלית החדשה הופכת את החומר לאטרקטיבי עוד יותר עבור ספינטרוניקה, ומספר קבוצות ברחבי העולם עובדות כעת על ייצורו בצורת סרט דק.
העבודה הנוכחית מפורטת ב פיזיקת טבע.
