Khi bạn đọc câu chuyện này, bạn sẽ khám phá thế giới của từ trường - một lực lượng có phần kỳ lạ và mạnh mẽ. Có lẽ bạn đã từng thắc mắc tại sao những chiếc nam châm có thể dính chặt vào các bề mặt mà không cần đến bất kỳ loại keo nào. Đó chính là lý do khiến những trò chơi như Etch-a-Sketch hay Operation trở thành niềm mê hoặc của nhiều thế hệ trẻ em.
Hầu hết những gì mà chúng ta thường thấy hàng ngày đều liên quan đến hiện tượng từ tính ferromagnetism (hãy nghĩ ngay đến những chiếc nam châm trên tủ lạnh). Nó giải thích cách mà các kim loại như sắt và niken trở nên có từ tính trong một trường từ nhất định và nhờ đó chúng bám dính vào những bề mặt nhất định. Bên cạnh đó, còn có các vật liệu từ tính paramagnetic, như nhôm, với sức hút yếu và gần như không thể nhận thấy đối với nam châm. Thậm chí, có cả antiferromagnetism - một dạng từ tính trong đó các nguyên tử hoặc ion từ tính trong một vật liệu có thể triệt tiêu lẫn nhau nếu chúng bên cạnh nhau.
Và rồi, các nhà vật lý tại MIT đã khám phá ra một loại từ tính mới mang tên p-wave magnetism. Họ đã kết hợp các đặc tính của các vật liệu từ tính ferromagnetic và antiferromagnetic để tạo ra một loại từ tính có thể cách mạng hóa các chip nhớ được sử dụng trong laptop và smartphone. Điều này thật sự đáng chú ý, bởi vì p-wave magnetism sử dụng sự quay của các nguyên tử trong một vật liệu thay vì điện tích của chúng để tạo ra các thuộc tính từ tính.
Như một nghiên cứu gần đây đăng trên tạp chí Nature cho biết, “phát hiện này mở ra những cơ hội mới để phát triển các thiết bị spintronics antiferromagnetic siêu nhanh, tiết kiệm năng lượng và có độ bền cao.” Nói đến spintronics, có thể bạn sẽ liên tưởng đến một DJ đang quay các bản nhạc trên một hành tinh xa lạ. Thực ra, đó là một lĩnh vực khoa học tập trung vào việc điều chỉnh sự quay của các nguyên tử trong các vật liệu ferromagnetic và antiferromagnetic.
Trong các ferromagnetic, các nguyên tử có xu hướng quay theo cùng một hướng, và khi các nguyên tử này quay, các electron của chúng cũng chuyển động theo. Những electron quay xung quanh hạt nhân của chúng tạo ra các trường từ, khiến ferromagnet dính chặt vào một số kim loại. Ngược lại, các nguyên tử trong antiferromagnets lại có hướng quay ngược chiều nhau, dẫn đến việc các trường từ của chúng triệt tiêu lẫn nhau.
Nhóm nghiên cứu tại MIT đã tổng hợp iodide niken (NiI2) trong phòng thí nghiệm và quan sát hành vi của các electron trong các nguyên tử của nó. Giống như các ferromagnet, các electron trong NiI2 có một hướng quay ưa thích, nhưng đồng thời cũng có đủ electron quay theo hướng ngược lại để triệt tiêu từ tính. Tuy nhiên, các nhà khoa học phát hiện ra rằng các nguyên tử niken hình thành các mẫu xoắn có hình dáng đối xứng với nhau, cho phép họ điều chỉnh hướng quay của các nguyên tử này bằng một điện áp.
Kết quả là một số nguyên tử đã chuyển hướng quay từ bên trái sang bên phải và ngược lại, biến vật liệu này thành một p-wave magnet. Điều đặc biệt là các electron cũng thay đổi hướng quay theo cùng hướng với các nguyên tử dưới tác động của điện áp. Đó chính là cách mà spintronics có thể nâng cao hiệu suất của các chip máy tính. Với dữ liệu được thể hiện dưới dạng quay của electron thay vì điện tích, điều này tạo ra nhiều không gian hơn cho việc lưu trữ.
Spintronics có thể dẫn đến việc phát triển các chip có khả năng lưu trữ thông tin gấp nhiều lần hơn so với những gì hiện có. Như các nhà nghiên cứu đã chia sẻ, “các kết quả đã báo cáo là sự quan sát đầu tiên về một nam châm không thông thường có thể điều chỉnh bằng điện.” Và họ cũng cho biết thêm, “những phát hiện này mở ra một kh frontier mới để thực hiện việc chuyển đổi từ tính dựa trên điện áp một cách bảo vệ đối xứng trong một nam châm bù.”
Elizabeth Rayne, tác giả của nhiều bài viết thuộc các tạp chí nổi tiếng như Popular Mechanics, Ars Technica, và Live Science, hiện sống ngay ngoài New York City cùng với chậu chim của cô, Lestat. Khi không đang viết lách, bạn có thể tìm thấy cô ấy đang vẽ, chơi piano hoặc thậm chí đang chuyển hình.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/a64991278/new-magnetism-spintronics/
Hầu hết những gì mà chúng ta thường thấy hàng ngày đều liên quan đến hiện tượng từ tính ferromagnetism (hãy nghĩ ngay đến những chiếc nam châm trên tủ lạnh). Nó giải thích cách mà các kim loại như sắt và niken trở nên có từ tính trong một trường từ nhất định và nhờ đó chúng bám dính vào những bề mặt nhất định. Bên cạnh đó, còn có các vật liệu từ tính paramagnetic, như nhôm, với sức hút yếu và gần như không thể nhận thấy đối với nam châm. Thậm chí, có cả antiferromagnetism - một dạng từ tính trong đó các nguyên tử hoặc ion từ tính trong một vật liệu có thể triệt tiêu lẫn nhau nếu chúng bên cạnh nhau.
Và rồi, các nhà vật lý tại MIT đã khám phá ra một loại từ tính mới mang tên p-wave magnetism. Họ đã kết hợp các đặc tính của các vật liệu từ tính ferromagnetic và antiferromagnetic để tạo ra một loại từ tính có thể cách mạng hóa các chip nhớ được sử dụng trong laptop và smartphone. Điều này thật sự đáng chú ý, bởi vì p-wave magnetism sử dụng sự quay của các nguyên tử trong một vật liệu thay vì điện tích của chúng để tạo ra các thuộc tính từ tính.
Như một nghiên cứu gần đây đăng trên tạp chí Nature cho biết, “phát hiện này mở ra những cơ hội mới để phát triển các thiết bị spintronics antiferromagnetic siêu nhanh, tiết kiệm năng lượng và có độ bền cao.” Nói đến spintronics, có thể bạn sẽ liên tưởng đến một DJ đang quay các bản nhạc trên một hành tinh xa lạ. Thực ra, đó là một lĩnh vực khoa học tập trung vào việc điều chỉnh sự quay của các nguyên tử trong các vật liệu ferromagnetic và antiferromagnetic.
Trong các ferromagnetic, các nguyên tử có xu hướng quay theo cùng một hướng, và khi các nguyên tử này quay, các electron của chúng cũng chuyển động theo. Những electron quay xung quanh hạt nhân của chúng tạo ra các trường từ, khiến ferromagnet dính chặt vào một số kim loại. Ngược lại, các nguyên tử trong antiferromagnets lại có hướng quay ngược chiều nhau, dẫn đến việc các trường từ của chúng triệt tiêu lẫn nhau.
Nhóm nghiên cứu tại MIT đã tổng hợp iodide niken (NiI2) trong phòng thí nghiệm và quan sát hành vi của các electron trong các nguyên tử của nó. Giống như các ferromagnet, các electron trong NiI2 có một hướng quay ưa thích, nhưng đồng thời cũng có đủ electron quay theo hướng ngược lại để triệt tiêu từ tính. Tuy nhiên, các nhà khoa học phát hiện ra rằng các nguyên tử niken hình thành các mẫu xoắn có hình dáng đối xứng với nhau, cho phép họ điều chỉnh hướng quay của các nguyên tử này bằng một điện áp.
Kết quả là một số nguyên tử đã chuyển hướng quay từ bên trái sang bên phải và ngược lại, biến vật liệu này thành một p-wave magnet. Điều đặc biệt là các electron cũng thay đổi hướng quay theo cùng hướng với các nguyên tử dưới tác động của điện áp. Đó chính là cách mà spintronics có thể nâng cao hiệu suất của các chip máy tính. Với dữ liệu được thể hiện dưới dạng quay của electron thay vì điện tích, điều này tạo ra nhiều không gian hơn cho việc lưu trữ.
Spintronics có thể dẫn đến việc phát triển các chip có khả năng lưu trữ thông tin gấp nhiều lần hơn so với những gì hiện có. Như các nhà nghiên cứu đã chia sẻ, “các kết quả đã báo cáo là sự quan sát đầu tiên về một nam châm không thông thường có thể điều chỉnh bằng điện.” Và họ cũng cho biết thêm, “những phát hiện này mở ra một kh frontier mới để thực hiện việc chuyển đổi từ tính dựa trên điện áp một cách bảo vệ đối xứng trong một nam châm bù.”
Elizabeth Rayne, tác giả của nhiều bài viết thuộc các tạp chí nổi tiếng như Popular Mechanics, Ars Technica, và Live Science, hiện sống ngay ngoài New York City cùng với chậu chim của cô, Lestat. Khi không đang viết lách, bạn có thể tìm thấy cô ấy đang vẽ, chơi piano hoặc thậm chí đang chuyển hình.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/a64991278/new-magnetism-spintronics/
