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.

Související články
Říká se, že není malých rolí. A že i nicotný jedinec může dokázat velké věci. To se potvrdilo v savaně v Keni, kdy jeden druh mravenců zapříčinil malou změnu v přírodním prostředí, která ale měla dalekosáhlé důsledky.   Celá desetiletí působil a žil na pastvinách v africké Keni původní druh mravenců akátových (Crematogaster). Ten svými […]
Tým botaniků odhalil významné změny v rozšíření druhů české květeny. Jejich studie analyzovala ústup i šíření jednotlivých druhů flóry na českém území od roku 1960. Nová studie vznikla na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity ve spolupráci s Botanickým ústavem Akademie věd ČR, Univerzitou Karlovou a Vídeňskou univerzitou a byla publikována v mezinárodním odborném časopise Biological Conservation. […]
Služba Copernicus Climate Change Service (C3S), financovaná Evropskou komisí, uvedla, že květen 2024 byl celosvětově nejteplejším květnem v historii měření, s globální průměrnou teplotou vzduchu při zemském povrchu o 0,65 °C vyšší, než je průměr z let 1991–2020. To představuje už 12 po sobě jdoucích měsíců, kdy globální průměrná teplota dosáhla rekordní hodnoty pro příslušný […]
Tradiční Olomoucké tvarůžky slaví významné jubileum. V roce 1924 se v loštické tvarůžkárně roztočil první formovací stroj a odstartoval revoluci ve výrobě jediného původního českého sýra. Formovací stroj dokázal vyrobit neuvěřitelných 10 000 tvarůžků za hodinu a umožnil tak tvarůžkovou pochoutku dostat k mnohem většímu množství zákazníků. Historie výroby tvarůžků sahá až do 16.  století, […]
reklama
Historie
Králův domeček: Fridrich II. manželku do Sanssouci nepouštěl
Fridrich II. zuřivě čmárá cosi na papír a von Knobelsdorff je bledý jako stěna. „Výsosti, to je prevence proti vlhkosti!“ osmělí se namítnout. „Žádné patro, žádné schody,“ rozčílí se král. Uznávaný architekt dostane výpověď.   S rokem 1740 a smrtí svého despotického otce se Fridrich II. (1712–1786) stává pruským králem, a hlavně svým pánem. Dává […]
Města zaplavily gangy malých kolportérů
„Mnoho mužů může najít zaměstnání prodejem novin.“ Těmito slovy začíná Benjamin Day, vydavatel deníku New York Sun, v roce 1833 inzerát, v němž hledá kolportéry pro své noviny…K jeho překvapení se však nepřihlásí žádný dospělý, ale desetiletý chlapec!   Za prvního kolportéra, pouličního prodavače novin, lze považovat irského imigranta Bernarda Flahertyho (1824–1876), jenž zareagoval na […]
Udělal Galileo z papeže hlupáka?
Devětašedesátiletý učenec stojí v síni římského kláštera při kostelu Santa Maria sopra Minerva proti inkvizičnímu tribunálu. Své učení ze strachu odvolá, ale svobodného bádání se nikdy nevzdá!   Synové často přejímají povolání svých otců, a pokud by tomu tak bylo i v případě Galilea Galileiho (1564–1642), stal by se hudebníkem. Stejně jako otec je i on skvělým […]
Castillo de Colomares: Kolumbův památník ozdobila torza jeho lodí
Obdivuje Kryštofa Kolumba. Zároveň ho ale štve, že Američané mají o slavném mořeplavci zkreslené informace. Například nevědí, že Nový svět objevil ve službách Španělska. Esteban Martín Martín se rozhodne tuto nespravedlnost napravit. Pustí se do šíleného projektu, který ho připraví o spoustu sil i o zdraví…   Třebaže řadu let provozuje lékařskou ordinaci v New […]
Zajímavosti
Monolity Pumapunku: Přesnost, která udivuje dodnes
V departementu La Paz najdete jednu z nejvýznamnějších archeologických lokalit Bolívie. Bývalé andské město Tiwanaku. Necelý kilometr od něj leží nejzáhadnější část – Pumapunku, v překladu Brána pumy.   Západobolivijský chrámový komplex objeví již španělští dobyvatelé. „Na jedné z plošin se tyčí mohutná brána a cosi jako okno,“ popíše nám, zřejmě jako první, jezuitský misionář Bernabé Cobo (1582–1657). […]
Camerlengo: Šedá eminence Vatikánu
Kdyby aktuální papež František (*1936) zemřel, církev si co nejdříve zvolí nového Svatého otce. Než se tak ale stane, nezůstane církev bez svého nejvyššího představitele. Odpovědnost přebírá kardinál komoří, v církevním slangu známý jako camerlengo.   Za prvním představitelem musíme hluboko do historie, konkrétně do roku 1073, kdy je zvolen papež Řehoř VII. (1015–1085). Během […]
Velké egyptské muzeum: 100 000 skvostů pod jednou střechou
Než ho důkladně projdete, div neprošlapete podrážky. Od exponátu k exponátu, a to na ploše 81 000 m2, což odpovídá rozloze téměř dvou pražských Václavských náměstí. Řeč je o zbrusu novém největším muzeu světa, které zatím čeká na své návštěvníky.   Píše se rok 1954 a egyptský archeolog Kamal el-Mallakh (1918–1987) překvapeně hledí na poklad, který objeví […]
Masticha: Léčivá pryskyřice, která píše dějiny
Počátkem léta se připraví půda pod stromem a posype se bílým vápencovým práškem. V červenci a v srpnu se poprvé nařízne kůra, míza odkapává a zároveň tuhne. Následuje sběr, čištění, třídění a cesta do prodeje nebo k dalšímu zpracování. A takto se to dělá už odnepaměti.   Látka s poněkud zvláštním názvem masticha je pryskyřice, […]
Záhady a napětí
Příšera pod hladinou norského jezera: Skrývají ji místní před světem?
I Skandinávie má svého tajemného kryptida. Je jím legendární tvor Selma, který má žít v jezeře Seljord, u stejnojmenné obce v regionu norského Telemarku. Ačkoli se prý velmi podobá skotské Nessie z jezera Loch Ness, Selma zdaleka nedosáhla takové popularity u světové veřejnosti. Proč?   Žebřiňák se senem drkotá po kamenité cestě. Vrata statku se […]
Strašidelný pronájem v Salemu: Tamní duchové jsou prý přátelští!
Dům, který si můžete pronajmout na Airbnb, je postaven v roce 1838 v Salemu ve státě Massachusetts ve Spojených státech amerických. Mnoho hostů, kteří v domě zůstali, tvrdí, že v něm straší. Jaká nadpřirozená síla tam přebývá? Původní majitel domu Henry Derby pracoval v malém americkém městečku Salem ve státě Massachusetts jako krejčí až do […]
Vlkodlaci mezi námi? Příběhy o nich sahají až do starověku!
Nejstarší dochovaný příklad přeměny člověka na vlka se údajně nachází v Eposu o Gilgamešovi z doby kolem roku 2100 př.nl. Dodnes však světem kolují příběhy, ve kterých slýcháváme o krvelačném vlkovi, jenž se objevil při úplňku.   Vlkodlak, jak ho nyní známe, se poprvé objevuje ve starověkém Řecku a Římě, v etnografických, poetických a filozofických […]
Heale House: Zastavilo tamní strašení záhadné plátno?
V anglickém Devonu zažívá rodina Smithových roky zvláštní paranormální jevy. Z jejich obýváku se linou zvuky piana, přestože v domě žádné není, a mezi pokoji přechází každou noc bledá žena v bílém hávu. Strašení ustane až v okamžiku, kdy rodina získá roky ztracený obraz. Mohla by zde být nějaká souvislost?   Anglický důchodce Alan Smith, majitel […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Není akné jako akné: Zpozorněte zejména v létě
epochaplus.cz
Není akné jako akné: Zpozorněte zejména v létě
Kromě běžného akné, které se vyskytuje především v době puberty v důsledku prudkých hormonálních změn, existuje však též takzvané kosmetické akné, které vzniká v důsledku používání některých mastných krémů. Často se tak děje ve snaze zamaskovat již vzniklé vřídky. Stejně tak, jako některé kosmetické prostředky mohou situaci s akné zhoršit, existují pak samozřejmě i takové,
Cesta za pivem Karlovarským krajem
epochanacestach.cz
Cesta za pivem Karlovarským krajem
Každý správný výlet by měl být spojený s ochutnávkou místních specialit. Pokud už vás lázeňské oplatky ničím nepřekvapí, je na čase začít objevovat chutě piv z Karlovarského kraje. Existuje zde lokálních pivovarů hned několik a je na nich krásné to, že je každý jiný. Kamkoli zavítáte, vždy vás překvapí něco nového. V Karlovarském kraji se vaří
Místo veselky smutný rozchod mezi Sedláčkovou a Töpferem?
nasehvezdy.cz
Místo veselky smutný rozchod mezi Sedláčkovou a Töpferem?
Hvězda seriálu Zlatá labuť Jitka Sedláčková (63) už několik let tvoří pár se starším restauratérem Pavlem Töpferem (76). Bratra herce Tomáše Töpfera (73) dlouho vykreslovala jako svého pana Božského
Teď jsem šťastnou babičkou
skutecnepribehy.cz
Teď jsem šťastnou babičkou
Doktoři mi říkali, že nikdy nebudu máma. O to větší radost jsem měla, když mi gynekolog pověděl, že jsem ve třetím měsíci těhotenství. Bylo červencové ráno a já po dlouhé těžké noci svírala vytoužené novorozeňátko. Zdravá holčička s dolíčky na tvářích. Slzy mi radostí stékaly z očí. Pět krásných let jsme si s dcerkou užívali. Měli jsme to, o
Konec světa, který nepřišel
enigmaplus.cz
Konec světa, který nepřišel
Astronomické znalosti starých Mayů ohromují i dnešní vědce, stejně jako mayský kalendář, který přesně předvídá pohyby Slunce, planet, zatmění a další jevy. Tento kalendář ale končí. Znají Mayové konec
Lososová pomazánka
nejsemsama.cz
Lososová pomazánka
Ryby by se v jídelníčku měly objevovat alespoň dvakrát týdně, ať už v podobě pomazánky, zavináčů, nebo pečeného kusu masa. Ingredience: 100 g uzeného lososa 400 g Lučiny nebo jiného krémového sýra 2 šalotky (1 červená cibule) hrst klíčků (ředkvička, řeřicha) hrst nasekané čerstvé petrželky sůl pepř Postup: Zeleninu jemně nastrouháme nebo použijeme robota. Vymačkáme přebytečnou šťávu a smícháme
Jedovatí ohniví červi, kteří jedovatí nejsou
21stoleti.cz
Jedovatí ohniví červi, kteří jedovatí nejsou
Ta zpráva mohla vyděsit tisíce lidí, kteří zamíří v létě na Jadran. Kvůli oteplování moře se u pobřeží Černé Hory, zejména v moři u pláží v okolí Budvy, objevili mnohoštětinatci známí jako ohniví červ
Kvalita a design pro zdravý spánek
rezidenceonline.cz
Kvalita a design pro zdravý spánek
Noční odpočinek regeneruje tělo i mysl, zlepšuje paměť, podporuje imunitu a přispívá k lepší náladě. Kvalita spánku tedy ovlivňuje nejen zdraví, ale i produktivitu, kreativitu a sociální vztahy každého člověka. Základem každé ložnice je kvalitní a dobře umístěná postel. Její pozice by měla umožňovat pohodlný přístup z obou stran lůžka, což zamezí rušení partnera při
Potrestal král významného měšťana neprávem?
historyplus.cz
Potrestal král významného měšťana neprávem?
Protestuje, že se ničím neprovinil, odmítá obvinění ze zrady. Zbytečně, Ferdinand I. se rozhodl, že udělá ze svého věrného služebníka obětního beránka! Krále neobměkčí ani Jakubův věk – 70letého starce vydá katovi…   Vzpoura českých stavů proti králi Ferdinandovi I. (1503–1564) skončila v roce 1547 debaklem. Habsburk si svůj triumf náležitě vychutná. Tvrdě potrestá hlavně
Když vás straší fóbie
panidomu.cz
Když vás straší fóbie
Může se to stát každému a není to žádná ostuda. Vždyť některou z mnoha fóbií prý trpí až deset procent z nás. Poprvé se často objeví v dětství a je následkem nějakého traumatického zážitku, třeba zranění. Často na nás své strachy přenesou rodiče, typicky strach ze zvířat nebo z odběru krve. Tyhle fóbie časem většinou
SIN Studio Gallery, nová galerie na Jungmannově náměstí v Praze, přivítala první návštěvníky
iluxus.cz
SIN Studio Gallery, nová galerie na Jungmannově náměstí v Praze, přivítala první návštěvníky
SIN Studio Gallery, známá svou jedinečnou sklářskou technologií Vitrum Vivum, přivítala návštěvníky ve své nově otevřené galerii na Jungmannově náměstí. Tato nová pobočka, která spojuje tradiční sklář
Řecký salát „trošku jinak“
tisicereceptu.cz
Řecký salát „trošku jinak“
Tohle jsou všechny chutě léta. Olivy můžete nakombinovat i zelené. Místo sýra můžete udělat i variantu s tuňákem. Ingredience na 4 porce 200 g listového salátu 100 g černých oliv 150 g balkáns