موج-پی کشف شد/ آینده حافظه‌های فوق‌سریع بازنویسی می‌شود!
برنا - گروه علمی و فناوری: دانشمندان برای نخستین‌بار شکلی جدید از مغناطیس به‌نام «موج-پی» را کشف کردند.
دانشمندان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) موفق به کشف نوعی مغناطیس نوظهور شده‌اند که می‌تواند راه را برای توسعه نسل جدیدی از تراشه‌های حافظه فوق‌سریع، کم‌مصرف و غیرفرار باز کند.
به گزارش phys.org این شکل جدید از مغناطیس که برای نخستین‌بار در جهان مشاهده شده، «مغناطیس موج-پی» (p-wave magnetism) نام دارد و از منظر فیزیکی، ترکیبی بی‌سابقه از ویژگی‌های فرومغناطیس و آنتی‌فرومغناطیس به‌شمار می‌رود.
فراتر از مغناطیس‌های رایج
در مواد فرومغناطیسی مانند آهنربا‌های معمولی، اسپین الکترون‌های اتم‌ها در یک جهت هم‌راستا قرار دارند و این هم‌راستایی، میدان مغناطیسی کلی را شکل می‌دهد. در مقابل در آنتی‌فرومغناطیس‌ها، اسپین الکترون‌های مجاور مخالف یکدیگرند و در مجموع، خاصیت مغناطیسی ماده در مقیاس ماکروسکوپی صفر است.
اکنون، پژوهشگران MIT موفق شده‌اند نوعی مغناطیس را در ماده‌ای دوبعدی به نام یدید نیکل (NiI₂) شناسایی کنند که تلفیقی از این دو رفتار را در خود دارد. در این ماده، اسپین الکترون‌ها هم‌راستا هستند، اما به‌صورت جفت‌های مخالف (up/down) در یک الگوی مارپیچی منظم و آینه‌ای شکل گرفته‌اند؛ چیزی شبیه به دو دست چپ و راست که تصویر آینه‌ای یکدیگرند.
کنترل الکتریکی مغناطیس؛ شاه‌کلید آینده
مهم‌ترین ویژگی این مغناطیس تازه، قابلیت کنترل آن با میدان الکتریکی است. محققان با اعمال ولتاژ ضعیف توانستند جهت مارپیچ اسپین‌ها را تغییر دهند و در نتیجه، اسپین الکترون‌های در حال حرکت را به‌صورت دقیق معکوس کنند. این پدیده، «سوئیچینگ اسپین» نام دارد و از اصول پایه‌ای فناوری «اسپینترونیک» است.
در این فناوری نوظهور، داده‌ها نه با بار الکتریکی بلکه از طریق جهت اسپین الکترون‌ها ذخیره و بازیابی می‌شوند. به این ترتیب حافظه‌هایی توسعه می‌یابند که ظرفیت ذخیره‌سازی بسیار بالاتری دارند، با سرعتی چند برابر بیشتر عمل می‌کنند و در عین حال، مصرف انرژی بسیار کمتری دارند.
چیان سونگ، پژوهشگر اصلی این پروژه، در این‌باره می‌گوید: «ما برای اولین‌بار توانستیم نوعی مغناطیس را شناسایی و کنترل کنیم که هم از نظر فیزیکی بی‌سابقه است و هم کاربرد‌های گسترده‌ای در ساخت حافظه‌های آینده دارد. مغناطیس موج-پی می‌تواند میزان مصرف انرژی را تا پنج مرتبه بزرگی کاهش دهد.»
از آزمایش تا تأیید نظریه‌ای مهم
این مطالعه که نتایج آن در ۲۸ مه ۲۰۲۵ در مجله Nature منتشر شد، حاصل همکاری میان دانشمندان MIT، دانشگاه ایلینوی در اربانا–شمپین و چند مؤسسه تحقیقاتی دیگر است. گروه تحقیقاتی با سنتز کریستال‌های نازک یدید نیکل و بررسی آنها تحت تابش نور قطبیده دایره‌ای، توانستند تطابق بین جهت اسپین الکترون‌ها و ساختار مارپیچی مغناطیسی را اثبات کنند.
علاوه بر این، اعمال ولتاژ کنترل‌شده در جهت مارپیچ‌ها باعث شد جریان‌هایی از الکترون‌های هم‌اسپین در ماده شکل گیرد. این جریان‌ها، به‌عنوان جریان اسپینی شناخته می‌شوند و می‌توانند در حافظه‌های مغناطیسی نقش حیاتی ایفا کنند.
ریکاردو کومین، از اعضای اصلی تیم پژوهش می‌گوید: «با ایجاد جریان اسپینی در چنین ساختارهایی، می‌توان بیت‌های مغناطیسی را با کارایی بالا و اتلاف انرژی بسیار پایین کنترل کرد. این دقیقاً همان چیزی است که اسپینترونیک برای تحققش تلاش می‌کند.»
محدودیت دمایی؛ چالش بعدی
با وجود موفقیت بزرگ این مطالعه، باید توجه داشت که این پدیده در دمایی بسیار پایین (حدود ۶۰ کلوین) رخ می‌دهد که پایین‌تر از دمای نیتروژن مایع است و برای کاربرد‌های روزمره، چالش‌برانگیز است.
کومین در این‌باره می‌گوید: «دستاورد اصلی ما، اثبات وجود این نوع جدید مغناطیس است. گام بعدی، یافتن موادی با ویژگی‌های مشابه است که بتوانند در دمای اتاق نیز چنین رفتاری را از خود نشان دهند. آن زمان است که می‌توان این کشف را به سطح کاربرد‌های صنعتی رساند.»
تأیید مستقل نظریه پیشین
نکته قابل‌توجه دیگر آن است که این شکل از مغناطیس، پیش‌تر در نظریه‌های فیزیکی به‌صورت مفهومی مطرح شده بود.
لیبور اشمی‌کال رئیس گروه تحقیقاتی در مؤسسه ماکس پلانک آلمان که در مقاله حاضر نقشی نداشت، در واکنش به نتایج این پژوهش گفت: «بسیار هیجان‌انگیز است که آزمایش‌ها نشان دادند مغناطیس موج-پی به‌درستی وجود دارد. این دستاورد علمی، راه را برای طراحی نسل جدیدی از ابزار‌های مغناطیسی باز می‌کند که عملکردی به‌مراتب کارآمدتر و دقیق‌تر دارند.»
انتهای پیام/
نظر شما
پیشنهاد سردبیر
پرونده ویژه
تبلیغات متنی