افتح ملخص المحرر مجانًا
رولا خلف، محررة الفايننشال تايمز، تختار قصصها المفضلة في هذه النشرة الأسبوعية.
تمكن فريق بحث دولي لأول مرة من تصوير والتحكم في نوع من التدفق المغناطيسي يسمى المغناطيسية البديلة، والتي يقول الفيزيائيون إنها يمكن استخدامها لتطوير أجهزة إلكترونية أسرع وأكثر موثوقية.
توفر تجربة رائدة في مجهر الأشعة السينية القوي في السويد دليلاً مباشرًا على وجود المغناطيسية البديلة، وفقًا لورقة بحثية نُشرت في مجلة Nature يوم الأربعاء. يمكن للمواد المغناطيسية البديلة أن تحافظ على النشاط المغناطيسي دون أن تكون هي نفسها مغناطيسية.
وقال فريق جامعة نوتنغهام في المملكة المتحدة الذي قاد البحث إن هذا الاكتشاف له إمكانات ثورية لصناعة الإلكترونيات.
وقال المؤلف الرئيسي بيتر وادلي، زميل أبحاث الجمعية الملكية في نوتنغهام: “المغناطيسات البديلة لديها القدرة على زيادة سرعة المكونات الإلكترونية الدقيقة والذاكرة الرقمية بمقدار ألف مرة، مع كونها أكثر قوة وكفاءة في استخدام الطاقة”.
تقوم الأقراص الصلبة والمكونات الأخرى التي تقوم عليها صناعة أجهزة الكمبيوتر الحديثة بمعالجة البيانات في المواد المغناطيسية الحديدية، التي تحد مغناطيسيتها الجوهرية من سرعتها وكثافة التعبئة. إن استخدام المواد المغناطيسية البديلة سيسمح للتيار بالتدفق في المنتجات غير المغناطيسية.
قال وادلي: “إن التطبيق الأكثر وضوحًا للمغناطيسية البديلة هو تكرار العناصر الأساسية لأجهزة الذاكرة الحالية”. “إن استخدام المغناطيسات البديلة كبدائل يجب أن يؤدي إلى تكنولوجيا أسرع وأكثر كفاءة وأكثر استدامة.”
تعتمد الخواص المغناطيسية للمادة على دوران إلكتروناتها. في المواد المغناطيسية الحديدية، مثل الحديد، التي تستجيب بقوة للمجالات المغناطيسية، تدور جميع الإلكترونات بالتوازي مع جيرانها. في المغناطيسية المضادة، وهو النوع الآخر من المغناطيسية، تدور الإلكترونات المتجاورة في اتجاهين متعاكسين وبالتالي تلغي بعضها البعض، وبالتالي فإن المادة ككل لا تستجيب لمجال خارجي.
في المواد المغنطيسية المتناوبة، يكون دوران الإلكترون أيضًا متضادًا للتوازي، لكن الذرات والإلكترونات المصاحبة لها تدور بطريقة غير عادية داخل البنية البلورية. وقال وادلي إن مثل هذه “المغناطيسية ذات الالتواء” توفر خصائص مفيدة.
تُظهر الصور المأخوذة من مسبار الأشعة السينية في مختبر ماكس الرابع في لوند، جنوب السويد، تيارات تحوم في اتجاهات مختلفة داخل بلورات رقيقة من شبه موصل تيلوريد المنغنيز، حيث تم تطبيق مجال مغناطيسي خارجي. أنشأ الباحثون دوامات مغناطيسية يمكن استخدامها لتخزين المعلومات ومعالجتها.
اكتشف الفيزيائيون دلائل على وجود ظاهرة مغناطيسية جديدة في عام 2020 تقريبًا، وتم استخدام مصطلح المغناطيسية البديلة لأول مرة في عام 2022.
وقال وادلي: “إن أحدث إنجازاتنا يجعل المغناطيسية البديلة حقيقة واقعة”. “نحن نستخدم المجهر لرؤية الترتيب المغناطيسي بتفاصيل غير مسبوقة. يمكننا قياس هذه الخصائص والتحكم فيها بطرق لا يسمح بها أي نظام مغناطيسي آخر.
ووصفت كلير دونيلي، قائدة المجموعة في معهد ماكس بلانك للفيزياء الكيميائية للمواد الصلبة في دريسدن، والتي لم تشارك في البحث، الأمر بأنه “خطوة كبيرة حقًا نحو رؤية حقيقة المغناطيسية البديلة وكيف يمكننا استخدامها في المستقبل”. الأجهزة.”
وقال وادلي إن 200 ورقة علمية حول المغناطيسية البديلة تم نشرها في العام الماضي. قال: “هذا ليس وميضًا في المقلاة”. “إنها بداية شيء مهم حقًا.”
وأضاف وادلي: “نحن بحاجة إلى العثور على مادة مرشحة للمغناطيسية البديلة وطريقة لمعالجتها على المستوى الصناعي”. “ليس من غير الواقعي الإشارة إلى أنه قد يستغرق الأمر 10 سنوات قبل أن يتم تطبيقه في مجال الإلكترونيات.”
ربما لا يكون تيلوريد المنغنيز غير مناسب للتطبيقات الصناعية، على الرغم من أن شبه موصل آخر مغنطيسي، وهو أنتيمونيد الكروم، قد يكون مناسبًا. ويتوقع الفيزيائيون أن أكثر من 100 مركب سوف تظهر سلوكًا مغناطيسيًا متناوبًا.
وقال وادلي إن العلماء يحشدون جهودهم لجذب التمويل للبحث في مجال المغناطيسية البديلة على نطاق أوسع، ربما بمشاركة صناعية – على الرغم من أن وضع براءات الاختراع في هذه التكنولوجيا غير مؤكد.
يشعر دونيلي بتفاؤل حذر بشأن آفاق التطبيقات العملية للمغناطيسية البديلة. وقالت: “إذا تحققت التوقعات، فيمكنني أن أتخيل أن هذا سيكون له تأثير كبير على المجتمع”.
