Úvod
Věda
Planeta země
Historie
Zajímavosti
Lifestyle
Záhady a napětí
Tým fyziků ověřil existenci jevu, který pomůže při výrobě čipů

Vezmete altermagnet, dáte ho pod rentgen, měníte polarizační filtr a pozorujete, jak materiál pohlcuje světlo.

Zní to skoro jako pokus z běžné hodiny fyziky, jde však o průlomový experiment, jehož výsledkem je pozoruhodný objev fyziků z Masarykovy univerzity, Akademie věd ČR (AV ČR), Metropolitní univerzity v Ósace a University of Nottingham.

Před půl rokem mezinárodní tým vědců zbořil v článku publikovaném v časopise Nature tradiční představu o dělení magnetismu na dvě větve – několik tisíciletí známou feromagnetickou a přibližně před 100 lety objevenou antiferomagnetickou.

Výzkumníkům se nyní podařilo experimentálně prokázat třetí  větev – altermagnetickou – teoreticky předpovězenou vědci z Prahy a Mohuče před několika lety.

Pojmosloví

Pod pojmem magnet si obvykle představíme feromagnet, který má silné magnetické pole, díky němuž udrží nákupní seznam na lednici nebo umožní funkci elektromotoru v elektrickém automobilu.

Magnetické pole feromagnetu vzniká, když je magnetické pole milionů jeho atomů sladěno ve stejném směru.

Toto magnetické pole lze také využít k modulaci elektrického proudu v součástkách IT. Feromagnetické pole zároveň ale představuje vážné omezení prostorové a časové škálovatelnosti součástek.

Významná pozornost výzkumu posledních let se tak upnula k druhé, antiferomagnetické větvi.

Antiferomagnety jsou méně známé, ale v přírodě mnohem běžnější materiály, ve kterých se směry atomových magnetických polí na sousedních atomech střídají podobně jako bílá a černá barva na šachovnici.

Antiferomagnety tedy jako celek nevytvářejí nežádoucí magnetická pole, ale bohužel jsou natolik antimagnetické, že zatím nenašly uplatnění v IT.

Altermagnety kombinují „neslučitelné“ přednosti

A poslední altermagnety si můžeme představit jako magnetické uspořádání, kde se střídají nejen směry magnetických polí na sousedních atomech, ale také se střídá prostorová orientace atomů v krystalu.

Nicméně vnitřní magnetická pole modulují elektrický proud obdobně jako u feromagnetů. Tato kombinace vlastností je potenciálně velmi atraktivní právě pro aplikace v budoucí ultraškálovatelné nanoelektronice.

„Nedávno předpovězené altermagnety kombinují přednosti feromagnetů a antiferomagnetů, které byly považovány za principiálně neslučitelné, a navíc mají také další jedinečné přednosti, jež se v ostatních větvích nevyskytují,” řekl Tomáš Jungwirth z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR.

Vědci navíc identifikovali více než 200 materiálových kandidátů na altermagnetismus s vlastnostmi pokrývajícími izolanty, polovodiče, kovy, a dokonce supravodiče.

Výzkumné skupiny mnohé z těchto materiálů v minulosti zkoumaly, ale jejich altermagnetická povaha jim zůstala ukryta.

V altermagnetech na sousedních magnetických atomech alternují nejen směry spinové polarizace (znázorněné fialovou a modrou barvou), ale také samotné tvary atomu (znázorněné nakloněním čínkovitě tvarovaných elektronových hustot do dvou různých směrů). Modrý paprsek znázorňuje fotoemisni experiment na synchrotronu, který byl použití k prokázání altermagnetismu. | foto: Libor Šmejkal, Anna Birk Hellenes
V altermagnetech na sousedních magnetických atomech alternují nejen směry spinové polarizace (znázorněné fialovou a modrou barvou), ale také samotné tvary atomu (znázorněné nakloněním čínkovitě tvarovaných elektronových hustot do dvou různých směrů). Modrý paprsek znázorňuje fotoemisni experiment na synchrotronu, který byl použití k prokázání altermagnetismu. | foto: Libor Šmejkal, Anna Birk Hellenes

Z Prahy do Brna

To, co popsali pražští vědci z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR, nyní ověřili jejich kolegové z Masarykovy univerzity, Akademie věd ČR (AV ČR), Metropolitní univerzity v Ósace a University of Nottingham.

Popsaný jev, který se nazývá magnetický cirkulární dichroismus, spočívá v tom, že pohlcování světla se liší podle polarizace použitého světla. Běžně se tento jev používá ke studiu obvyklého magnetismu (feromagnetů).

Jedinečnost nového objevu spočívá v tom, že nyní byl dichroismus poprvé pozorován u materiálu, jenž je navenek nemagnetický a jehož všechny magnetické momenty jsou rovnoběžné, konkrétně u altermagnetu tvořeného tenkou vrstvou teluridu manganu (MnTe).

O svém výzkumu a pozorování informoval mezinárodní tým vědců v časopise Physical Review Letters.

„Zatímco u feromagnetu směřují magnetické momenty jednotlivých atomů stejným směrem, u altermagnetu se jejich orientace střídá, takže se navenek materiál jeví jako nemagnetický,“ vysvětluje základní rozdíl Jan Kuneš z Ústavy fyziky kondenzovaných látek Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity.

Netušené možnosti

Altermagnety jsou materiály, které podle vědců představují nadějnou platformou např. pro novu generaci paměťových zařízení a jejich průmyslovou výrobu, nejsou citlivé na rušivá magnetická pole, samy žádné rušivé pole nebudí.

„Mohly by mít velmi praktické využití např. při výrobě čipů, které by byly odolnější proti magnetickému poli a možnému znehodnocení,“ zamýšlí se profesor Kuneš.

Tzv. spintronické nanosoučástky založené na altermagnetech by pak mohly přinést prvky s výrazně vyšší rychlostí procesů.

Že se u spintroniky nejedná o pouhé teorie, naznačuje již její využití např. u čtecích (snímacích) hlav některých elektronických zařízení nebo v pamětech typu MRAM.

Cirkulární dichroismus je rozdílná absorpce levotočivě a pravotočivě polarizovaného záření. Znázorněna je struktura MnTe s vyznačenými magnetickými momenty. Autorem ilustrace: FZÚ AV ČR.
Cirkulární dichroismus je rozdílná absorpce levotočivě a pravotočivě polarizovaného záření. Znázorněna je struktura MnTe s vyznačenými magnetickými momenty. Autorem ilustrace: FZÚ AV ČR.

Otisk prstu magnetického uspořádání

Experimentální pozorování dichroismu navázalo na teoretickou předpověď a kvantově mechanický výpočet závislosti na vlnové délce použitého rentgenového záření, který provedl Atsushi Hariki z Metropolitní univerzity v Ósace.

„Spektrální závislost tohoto jevu lze považovat za jakýsi otisk prstu magnetického uspořádání,“ hodnotí své vysoce přesné modely japonský teoretik.

Aby mohli vědci experimentálně potvrdit své výpočty a teorie, připravili na Nottinghamské univerzitě tenké vrstvy MnTe a v ultravysokém vakuu je převezli téměř 200 kilometrů do britské národní laboratoře synchrotronového rentgenového zařízení Diamond Light Source poblíž Oxfordu.

Světová premiéra

Zařízení synchrotron si můžeme představit jako kruh s obvodem stovek metrů, ve kterém lze urychlovat elektrony na rychlost blízkou rychlosti světla. Tehdy vzniká intenzivní záření, např. rentgenové.

Tomuto záření vystavili fyzici vrstvu teluridu manganu a postupně měnili vlnovou délku záření. Následně měřili rozdíly v absorpci pravotočivě a levotočivě polarizovaného světla.

„Když se signál ve spektrech vynořil z šumu pozadí, pozoruhodně dobře souhlasil s teoretickou předpovědí,“ popisuje výsledek experimentu britský fyzik Kevin Edmonds z Nottinghamské univerzity.

„Experimenty provedené v synchrotronu nejenže potvrdily teoretickou předpověď, ale navíc představují světově první pozorování tohoto jevu,“ objasňuje význam objevu spoluautor teoretické části výzkumu, fyzik Jan Kuneš z Masarykovy univerzity.

reklama
Související články
Země se rozechvěje. Ne z otřesů, ale z bilionů drobných nožek, které si prorazí cestu na povrch. Po sedmnácti letech ticha se do východní části Spojených států vrátí jedna z největších generací periodických cikád – Brood XIV. Tento přírodní fenomén přinese nezapomenutelný orchestr života, který nadchne vědce, fotografy i milovníky přírody.   Cikády Brood XIV […]
Každý den každý z nás vdechuje kyslík, který z velké části pochází z moří a oceánů. Ano, hlavním producentem tohoto plynu není deštný prales, ale drobné mikroskopické řasy a fytoplankton. A ten je teď v extrémním nebezpečí…    Nová vědecká studie přichází s alarmujícím zjištěním: mikroplasty narušují schopnost těchto organismů fotosyntetizovat, což může mít dalekosáhlé […]
Když v 19. století v pouštích středního Egypta objevili archeologové ruiny El-Amarny, nejprve se domnívali, že jde o obyčejné město. Postupem času ale jejich údiv rostl. Na starých nápisech se objevoval název města Achetaton a jméno faraona, který odtud vládl a které do té doby nikdo neznal…   To jméno bylo Achnaton (?–asi 1336 př. n. l.) […]
Sršni asijští se stali nechtěnou součástí evropské krajiny a snižují počty užitečných opylovačů. Tento invazní druh pochází z jihovýchodní Asie, ale od prvního výskytu ve Francii v roce 2004 se přes veškerou snahu o vymýcení postupně šíří dál. Zatím mu v tom podle odborníků nebrání ani žádný přirozený nepřítel.   V polovině dubna začínají ze […]
reklama
reklama
Historie
Cvrnkalo se do důlku už ve starověkém Egyptě?
Kuličky patří k oblíbené zábavě po celém světě. Jsou známé nejen z Egypta, ale také z aztéckých nalezišť a vyskytují se v pohřebištích původních obyvatel Severní Ameriky   Již na začátku 20. století archeologové v lokalitě u pákistánského Mohendžodara nalezli kamenné kuličky z doby kolem roku 2500 př. n. l. O kuličkách píše i básník Publius Ovidius Naso (43 př. n. […]
Jak vládla královna Hollywoodu?
Její nevinný výraz a plachý pohled ji skvěle pasují do rolí mladičkých dívenek. Mary Pickfordová v nich poblázní doslova celý svět.   Je jí sedm let, a už je polovičním sirotkem. Aby matka měla na obživu pro sebe a své tři děti, bere na byt nájemníky. Jeden z nich je divadelní manažer, který shání herce […]
Bitva u Fontenoy: Musel vévoda sníst své boty?
„Buď dojdu do Paříže, nebo sním své boty!“ prohlásí sebevědomě mladičký vévoda z Cumberlandu. Věří, že porazit Francouze nebude tak těžké. Pravda, armáda Ludvíka XV. čelí na frontě v Rakouském Nizozemí velké spojenecké přesile. V jejím čele však stojí skutečný mistr svého řemesla.   V Evropě se roku 1744 opět rozhořely války o rakouské dědictví. […]
Barokní perla Sicílie: Pomohlo Notu zemětřesení?
Tisíce lidí v hrůze prchají, když se jim v patách hroutí celé jejich mocné a pyšné město. Sotva zemětřesení skončí, všichni se ale vrátí, aby postavili sídlo ještě velkolepější, které bude obdivovat celý svět.   Starobylé město Noto na jihovýchodě Sicílie, sídlo původních obyvatel ostrova Sicelů, vzkvétá už na přelomu letopočtu. Postupem času se stává rodištěm mnoha […]
Zajímavosti
Pouštní draci: Kamenné monumenty plné otazníků
Téměř 100 let si archeologové lámou hlavu nad pouštními draky, aby se nakonec ukázalo, že i když nemají zuby ani drápy, jsou smrtící hrozbou, která pravěkým lidem pomohla vyhubit celé zvířecí druhy.   Když ve 20. letech 20. století přelétají piloti britské RAF nad arabskými pouštěmi, spatří obří kamenné stavby. Některé jsou dlouhé sotva 100 […]
Delikvent a ochrnutý aristokrat: Setkání jim změní život!
Jeden řídí prosperující firmu, má rodinu, druhý žije z podpory a potlouká se životem bez cíle. Jeden sedí v invalidním vozíku, protože je ochrnutý, druhý seděl v base, protože krade jako straka. Nečekané setkání jim oběma změní život.   Philippe Pozzo di Borgo (1951–2023) pochází z francouzské aristokratické rodiny, řídí vinařský dům Champagne Pommery a […]
Vřes: Okrasa, ze které se vaří pivo
Nenápadná, ale houževnatá rostlina je zajímavá z mnoha různých důvodů. Své by vám o tom řekli hlavně ve Skotsku, kde je odnepaměti ikonickou rostlinou.   Tento nízko rostoucí trvalý keř se přirozeně vyskytuje v Asii, Severní Americe, v Grónsku a také v Evropě. Zde je dominantní rostlinou na mnoha planinách severu a západu kontinentu, které […]
Modrý čaj: Ochutnejte nápoj z motýlího hrášku!
Jak se zpívá ve známé písničce: „Modrá je dobrá,“ v případě čaje z rostliny Clitoria ternatea zvané motýlí hrách či motýlí hrášek to platí stoprocentně. Jeho neobvyklá barva potěší oči a jeho bylinková chuť s květinovým aroma zase chuťové buňky. Když se k tomu připočtou relaxační účinky, je to další bonus navíc.   Zatímco v […]
Záhady a napětí
Indické město Ellora: Vzniklo s pomocí neznámé technologie?
V Indii leží kamenný zázrak, jeden z největších a nejzáhadnějších chrámových komplexů světa, jehož vznik je dodnes zahalen tajemstvím. Máme před sebou důkaz neobyčejné technologie, nebo jen mistrovskou ukázku lidské dovednosti? Jak staré jsou chrámy v Elloře – a kdo je vlastně vytvořil?   Představte si, že stojíte před horou, ve které vznikl precizně vyhloubený […]
Neznámé záhady Stonehenge: Jak je ve skutečnosti velké?
Stonehenge patří k nejznámějším a nejvíce fascinujícím megalitickým stavbám světa. Přestože je tento kamenný kruh už celá desetiletí předmětem intenzivního zkoumání, nové objevy ukazují, že jeho záhady ještě nejsou ani zdaleka vyčerpány. Je tento ve skutečnosti rozsáhlý komplex megalitickým pohřebištěm?   Nová odhalení na světoznámé lokalitě Stonehenge přinášejí zejména moderní technologie, jako je třeba radarové […]
HELP! Kdo vytvořil záhadné volání o pomoc objevené na satelitních snímcích?
Uživatelé služby Google Earth nedávno upozornili na mrazivé nápisy „HELP“ vyskládané z kusů dřeva a trubek na opuštěném pozemku v Los Angeles. Jsou jich tu celé desítky, což vzbuzuje obavy, že se tu kdosi ocitl v nebezpečí. Různé teorie dokonce spekulují, že nápisy mají co do činění s obchodováním s lidmi!   Od ledna letošního […]
Isle of Wight: ostrov, kam se jezdí lidé bát
Tento kus země o rozloze 380 km², byl v minulosti dobýván i adorován pro své umístění u jižních břehů Velké Británie…Ačkoli se sem turisté většinou vypravují za účelem letní dovolené, jsou tu i tací, které sem táhne nechvalně proslulá pověst ostrova. Někteří záhadologové tvrdí, že jsou zde uvězněny stovky mrtvých duší.  Stojí za nadměrným výskytem […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Cestování se zánětlivým onemocněním střev? S přírodním pomocníkem to jde lépe
epochanacestach.cz
Cestování se zánětlivým onemocněním střev? S přírodním pomocníkem to jde lépe
Představte si, že sedíte v letadle směr Bali, projíždíte autem národní parky USA nebo se procházíte po evropských metropolích – a to vše i přes diagnózu Crohnovy choroby. Zní to jako sen? Pro mnoho uživatelů přírodního nápoje Vitestin se tento sen stal skutečností. „Dříve jsem si netroufla cestovat dál než hodinu od domova,“ vzpomíná Jana
Osvěžující rybízové nanuky
tisicereceptu.cz
Osvěžující rybízové nanuky
Ovocná zmrzlina vždycky udělá radost, a to nejen našim nejmenším. Naše zmrzlina není příliš sladká, ale naopak krásně osvěží. Ingredience 2 hrsti čerstvého rybízu 4 dl rybízového džusu 1 dl vo
Bojovala jsem s nesnesitelným chrápáním
skutecnepribehy.cz
Bojovala jsem s nesnesitelným chrápáním
Najednou jsem začala chrápat. A to tak silně, že můj muž spal raději na gauči. Pátrala jsem, jak se toho problému zbavit. Pomohla nečekaná rada. Každý to určitě zažil. Je to ten nestrašnější zvuk, jakého se můžete v noci dočkat. Budí vás a ráno jste nepoužitelní. Znám několik manželství, která se kvůli tomu dokonce rozpadla. Já to ale
Romantická pevnost v Provence
rezidenceonline.cz
Romantická pevnost v Provence
Jižní Francie je pro letní odpočinek jako stvořená. Okouzluje nejen přírodními krásami, ale i starobylou architekturou romantických vesniček. V nich se ukrývají stavby s historickou hodnotnou, které se řadí k těm nejkrásnějším, jaké lze v regionu najít. Omamná vůně, linoucí se z nekonečných lánů fialové levandule, kontury horských masivů Alp, charakteristické středomořské klima, malebné vesničky,
Wasabi: Tak trochu jiný křen
panidomu.cz
Wasabi: Tak trochu jiný křen
Pokud máte rádi ten náš, určitě vaší pozornosti neuniklo japonské wasabi. Minimálně jste je zaznamenali, pokud jste si někdy dali japonské sushi nebo sashimi. V obchodech je nejčastěji dostanete v podobě pasty nebo prášku, ale možná netušíte, že pravého wasabi tyto výrobky obsahují minimum. Většinou je to křen s kořením a zeleným barvivem. To proto,
Ráj pro milovníky slunce a historie – objevte Omán
nejsemsama.cz
Ráj pro milovníky slunce a historie – objevte Omán
Arabský Omán každoročně láká na příjemně teplé klima, bohatou kulturu a k tomu služby opravdu na úrovni. Ne nadarmo se mu říká Švýcarsko Středního východu. Pojďme se s ním seznámit blíž. Nechte se pozvat do Ománu, země sultánů a princezen. Jeho hlavním městem je Muscat a leží ve východním cípu Arabského poloostrova. Už roky se řadí mezi dvacet nejbezpečnějších zemí na světě, a v rychlosti rozvoje
Když se přátelství na celý život změnilo v rivalitu: Čingischán a Džamucha
epochaplus.cz
Když se přátelství na celý život změnilo v rivalitu: Čingischán a Džamucha
Na svět přišel Čingischán v asijských stepích roku 1155 jako Temüdžin. Už od mládí zde mohl nasávat válečnické umění, protože Mongolové zde nebyli jediným žijícím národem. Kolem sebe měli spoustu dalších národů, s nimiž neustále bojovali. Například Kerejté v jihozápadní Asii, na východně Džurčenové či Tataři a na západě zase Merkité nebo Ojrati. „Budeš se jmenovat podle Temüdžina,“
Zaskočil zuřící Vesuv Neapol?
historyplus.cz
Zaskočil zuřící Vesuv Neapol?
Vesuv poklidně spí. Spí už několik desítek let. Hluboko v jeho útrobách však pomalu narůstá tlak i teplota. Na jaře 1906 si sopka po dlouhé době „uleví“ rachotem z nitra sopečného jícnu a „upustí páru“ v podobě temného mraku. Nikdo tomu ovšem nevěnuje větší pozornost… Jedna z nejnebezpečnějších sopek na světě. Smutně proslulá masivními erupcemi. Nebezpečná svými pyroklastickými proudy,
Hrozí, že se Hybnerové vztah změní v noční můru
nasehvezdy.cz
Hrozí, že se Hybnerové vztah změní v noční můru
Po letech osobních zklamání to vypadalo, že herečka Vanda Hybnerová (56) z Ulice konečně našla štěstí po boku nového muže jménem Lukáš. Jenže ten nemá s prostředím showbyznysu nic společného a právě
Kočky mohly být domestikovány mnohem později a jinde, než jsme si mysleli!
21stoleti.cz
Kočky mohly být domestikovány mnohem později a jinde, než jsme si mysleli!
Dnes si řada lidí neumí představit svůj život bez kočky po svém boku. Jejich původ je však stejně záhadný jako tato zvířata samotná. Vědci nyní zpochybnili dlouho platnou hypotézu o tom, že kočky byly
Zlaté mince: tichá síla chytrých investorů
iluxus.cz
Zlaté mince: tichá síla chytrých investorů
Historické mince propojují noblesu minulosti s jistotou budoucnosti. Jejich kulturní odkaz a vysoká hodnota z nich činí nejen úchvatné sběratelské kousky, ale i atraktivní investiční příležitost. V ob
Konec světa: 5 nejpravděpodobnějších scénářů, které by mohly změnit tvář planety
enigmaplus.cz
Konec světa: 5 nejpravděpodobnějších scénářů, které by mohly změnit tvář planety
Jak jednou skončí svět? Tato odvěká otázka provází lidstvo napříč kulturami a historií. Náboženské texty, umělci, vědci i záhadologové se snaží najít odpověď. Ačkoliv panika není na místě, je dobré bý
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz