Magnetism luôn là một hiện tượng kỳ lạ và mạnh mẽ. Bạn có bao giờ thắc mắc tại sao các nam châm có thể bám vào bề mặt mà không cần chất dính nào không? Chính vì điều này mà những trò chơi như Etch-a-Sketch hay Operation đã thu hút nhiều thế hệ trẻ em.
Chúng ta thường gặp ferromagnetism trong cuộc sống hàng ngày, là hiện tượng mà các kim loại như sắt và nickel được từ hóa trong một trường điện từ, giúp chúng dính vào các bề mặt nhất định. Bên cạnh đó, còn có các vật liệu paramagnetic như nhôm, có sự hấp dẫn nhẹ và gần như không thể nhận thấy đối với nam châm. Điều thú vị không kém là hiện tượng antiferromagnetism – một loại từ tính trong đó các nguyên tử hay ion từ tính trong một vật liệu có thể triệt tiêu lẫn nhau nếu chúng ở gần nhau.
Gần đây, các nhà vật lý tại MIT đã phát hiện ra một loại từ tính mới không thuộc về ba loại trên. Bằng cách kết hợp các thuộc tính của ferromagnetic và antiferromagnetic, họ đã tạo ra "p-wave magnetism", một công nghệ có thể cách mạng hóa các chip nhớ trong máy tính xách tay và điện thoại thông minh. Thay vì dựa vào điện tích, loại từ tính này sử dụng sự xoay của các nguyên tử trong vật liệu để tạo ra các đặc tính từ tính.
Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, phát hiện này mở ra cơ hội mới cho việc phát triển các thiết bị spintronic siêu nhanh, tiết kiệm năng lượng và có độ bền cao. Spintronics là một lĩnh vực khoa học tập trung vào việc điều khiển các spin của nguyên tử trong các vật liệu ferromagnetic và antiferromagnetic.
Trong các vật liệu ferromagnetic, các nguyên tử có xu hướng xoay cùng một chiều, làm cho các electron của chúng cũng xoay theo. Điều này tạo ra các trường từ tính, khiến ferromagnets có thể bám vào một số kim loại. Ngược lại, trong antiferromagnets, các spin của các nguyên tử láng giềng xoay theo các chiều đối lập, khiến cho các trường từ tính triệt tiêu lẫn nhau.
Nhóm nghiên cứu tại MIT đã tổng hợp iodua nickel (NiI2) trong phòng thí nghiệm và quan sát hành vi của các electron trong các nguyên tử của nó. Giống như ferromagnet, các electron có một chiều xoay ưa thích, nhưng như một antiferromagnet, cũng có đủ electron xoay theo chiều ngược lại để triệt tiêu từ tính. Tuy nhiên, điều đặc biệt là các nguyên tử nickel tạo thành các mẫu xoắn ốc đối xứng nhau, giúp điều khiển các spin của chúng bằng điện áp. Việc này đã biến vật liệu này thành một p-wave magnet.
Sự phát triển này có thể thay đổi cách thức mà các chip máy tính hoạt động. Khi dữ liệu được hình thành dưới dạng spin của electron thay vì điện tích, điều này sẽ tạo ra không gian lưu trữ lớn hơn rất nhiều. Spintronics có thể cho phép các chip lưu trữ thông tin với dung lượng lớn hơn gấp nhiều lần so với những gì hiện có.
Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng những kết quả này đại diện cho lần đầu tiên quan sát được một nam châm không đối xứng có thể chuyển đổi theo điện áp. Phát hiện này đánh dấu một biên giới mới trong việc thực hiện điều khiển từ tính không tương đối trong một nam châm bù đắp.
Chúng ta thường gặp ferromagnetism trong cuộc sống hàng ngày, là hiện tượng mà các kim loại như sắt và nickel được từ hóa trong một trường điện từ, giúp chúng dính vào các bề mặt nhất định. Bên cạnh đó, còn có các vật liệu paramagnetic như nhôm, có sự hấp dẫn nhẹ và gần như không thể nhận thấy đối với nam châm. Điều thú vị không kém là hiện tượng antiferromagnetism – một loại từ tính trong đó các nguyên tử hay ion từ tính trong một vật liệu có thể triệt tiêu lẫn nhau nếu chúng ở gần nhau.
Gần đây, các nhà vật lý tại MIT đã phát hiện ra một loại từ tính mới không thuộc về ba loại trên. Bằng cách kết hợp các thuộc tính của ferromagnetic và antiferromagnetic, họ đã tạo ra "p-wave magnetism", một công nghệ có thể cách mạng hóa các chip nhớ trong máy tính xách tay và điện thoại thông minh. Thay vì dựa vào điện tích, loại từ tính này sử dụng sự xoay của các nguyên tử trong vật liệu để tạo ra các đặc tính từ tính.
Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, phát hiện này mở ra cơ hội mới cho việc phát triển các thiết bị spintronic siêu nhanh, tiết kiệm năng lượng và có độ bền cao. Spintronics là một lĩnh vực khoa học tập trung vào việc điều khiển các spin của nguyên tử trong các vật liệu ferromagnetic và antiferromagnetic.
Trong các vật liệu ferromagnetic, các nguyên tử có xu hướng xoay cùng một chiều, làm cho các electron của chúng cũng xoay theo. Điều này tạo ra các trường từ tính, khiến ferromagnets có thể bám vào một số kim loại. Ngược lại, trong antiferromagnets, các spin của các nguyên tử láng giềng xoay theo các chiều đối lập, khiến cho các trường từ tính triệt tiêu lẫn nhau.
Nhóm nghiên cứu tại MIT đã tổng hợp iodua nickel (NiI2) trong phòng thí nghiệm và quan sát hành vi của các electron trong các nguyên tử của nó. Giống như ferromagnet, các electron có một chiều xoay ưa thích, nhưng như một antiferromagnet, cũng có đủ electron xoay theo chiều ngược lại để triệt tiêu từ tính. Tuy nhiên, điều đặc biệt là các nguyên tử nickel tạo thành các mẫu xoắn ốc đối xứng nhau, giúp điều khiển các spin của chúng bằng điện áp. Việc này đã biến vật liệu này thành một p-wave magnet.
Sự phát triển này có thể thay đổi cách thức mà các chip máy tính hoạt động. Khi dữ liệu được hình thành dưới dạng spin của electron thay vì điện tích, điều này sẽ tạo ra không gian lưu trữ lớn hơn rất nhiều. Spintronics có thể cho phép các chip lưu trữ thông tin với dung lượng lớn hơn gấp nhiều lần so với những gì hiện có.
Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng những kết quả này đại diện cho lần đầu tiên quan sát được một nam châm không đối xứng có thể chuyển đổi theo điện áp. Phát hiện này đánh dấu một biên giới mới trong việc thực hiện điều khiển từ tính không tương đối trong một nam châm bù đắp.
