توسط مؤسسهٔ فناوری کارلسروهه
این مقاله مطابق با فرایند و سیاستهای تحریریهٔ Science X مرور شده است. ویراستاران ویژگیهای زیر را برجسته کردهاند و اعتبار محتوا را تضمین میکنند:
تأیید صحت
مقاله بازبینی همتا
منبع مورد اطمینان
بازنگری
مادهٔ مغناطیسی نوینی با ساختار الکترونیکی فوقالعاده میتواند در آینده امکان تولید تراشههای کامپیوتری کوچکتر و کارآمدتر را فراهم کند: آهنربهٔ موج‑p. پژوهشگران مؤسسهٔ فناوری کارلسروهه (KIT) در توسعهٔ آن شرکت کردند.
رفتار مغناطیسی داخل این ماده از نحوهٔ ترتیبگیری اسپینهای الکترونها به شکل مارپیچ ناشی میشود. به همین دلیل جریان الکتریکی عبوری بهصورت جانبی منحرف میشود. نتایج در Nature منتشر شدهاند.
مقناطیس، همانطور که روزانه تجربه میکنیم، معمولاً ذهن ما را به موادی همچون آهن، نیکل یا کبالت میاندازد که میدانهای مغناطیسی دائم تولید میکنند یا تحت نیروی مغناطیسی جذب میشوند. در این مواد فرومغناطیسی، اسپینها، یعنی ممانهای تمام الکترونها، در یک جهت حرکت میکنند.
در مقابل، مواد ضدفرومغناطیسی ظاهراً هیچ اثر مغناطیسیای ندارند، چرا که نیروهای مغناطیسی و ویژگیهای هدایت الکتریکی اتمهای منفرد یکدیگر را خنثی میکنند — اسپینهای الکترونهای همجوار در جهتهای مخالف قرار دارند.
با این حال، پیشرفتهای اخیر نشان دادهاند که بسته به ترکیب چیدمانهای مغناطیسی و الکترونیکی، ضدفرومغناطیسها میتوانند خواص فرومغناطیسی بهدست آورند. چنین مادهای هماکنون بهصورت مشترک توسط پژوهشگران مرکز علوم ماده نوظهور ریکن (CEMS) در ژاپن، دانشگاه توکیو و مؤسسهٔ فناوری کارلسروهه (KIT) توسعه یافته است.
در این ماده، الکترونها طوری رفتار میکنند که انگار اسپینهایشان تقسیم شده است، که تأثیر مهمی بر حرکاتشان دارد. در این آهنربهٔ موج‑p، که ترکیبی از چندین فلز مختلف است، اسپینها در یک مارپیچ متقارن تنظیم میشوند.
مغناطیسپذیری بهصورت ۳۶۰ درجه میچرخد
“مغناطیسپذیری یک چرخش کامل ۳۶۰° را در طول فقط شش نقطهٔ شبکهٔ اتمی انجام میدهد، بهطوری که اتمهای همسایه تقریباً دقیقاً ۶۰° از یکدیگر فاصله دارند،” میگوید دکتر جان ماسل، که گروه “MAGN3D” ایمی نوئثر را در مؤسسه فیزیک جامد نظری کیدی (KIT) رهبری میکند و همچنین بهعنوان دانشمند مهمان در CEMS فعالیت دارد.
او در پروژهای که توسط دانشگاه توکیو و CEMS هماهنگ شد، نقش داشت؛ این پروژه در Nature منتشر شد و رویکردهای نظری متفاوت را همراستا با یکدیگر و با نتایج تجربی تطبیق داد.
“علاوهبر این، مادهٔ ما مغناطیسپذیری بسیار پایینی دارد که تقریباً قابلاندازهگیری است، یعنی کمی فرومغناطیس‑دار؛ این نشان میدهد که مارپیچ کامل نیست،” ماسل توضیح میدهد.
“این انحراف حداقل، پدیدهای را بهوجود میآورد که معمولاً در ترکیب با میدان مغناطیسی قوی یا مغناطیسپذیری بالا ظاهر میشود: اثر هال انومالی عظیم. الکترونهایی که بهطور معمول در یک ماده بهصورت مستقیم حرکت میکنند، بهدلیل ساختار داخلی آهنربهٔ موج‑p بهصورت جانبی منحرف میشوند.”
“ما همچنین توانستیم نشان دهیم که ساختار مارپیچ میتواند درون مغناطیسپذیری چرخش پیدا کند — این به این معنی است که اثر آهنربهٔ موج‑p میتواند فعال یا غیرفعال شود،” ماسل افزود. “علاوه بر این، مقاومت الکتریکی بهشدت به جهت مارپیچ وابسته است.”
این تحقیق بنیادی میتواند فرصتهای جدیدی را برای فناوری اطلاعات فراهم سازد. بهعنوان مثال، آهنربهٔ فلزی موج‑p میتواند پایهای برای تراشههای کامپیوتری سریعتر، کوچکتر و با مصرف انرژی کارآمدتر باشد. در عین حال، این ماده بستری برای بررسی حالات اسپین‑الکترونیک، بهویژه در مغناطیسها یا ابررساناها، فراهم میکند.
اطلاعات بیشتر: رینسکه یامادا و همکاران، یک آهنربهٔ فلزی موج‑p با مارپیچ اسپین متقارن، Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09633-4
اطلاعات مجله: Nature
ارائهشده توسط مؤسسهٔ فناوری کارلسروهه
استناد: آهنربهٔ جدید موج‑p با ساختار مارپیچ اسپین میتواند تراشههای کامپیوتری کوچکتر را ممکن سازد (2025, November 24) دریافت شده 25 November 2025 از https://phys.org/news/2025-11-p-magnet-helix-enable-smaller.html
این سند تحت حق تکثیر است. بهجز هرگونه استفاده منصفانه بهمنظور مطالعه یا تحقیق شخصی، هیچ بخشی از آن بدون اجازه کتبی قابل انتشار نیست. محتوا صرفاً برای مقاصد اطلاعرسانی ارائه شده است.