Ilmuwan Florida State rancang kristal dengan pola magnetik berputar

Peneliti di Florida State University telah menciptakan material kristalin baru yang menunjukkan perilaku magnetik berputar kompleks yang tidak ditemukan pada senyawa induknya. Dengan mencampur dua material yang tidak cocok secara struktural tetapi mirip secara kimia, tim tersebut menginduksi spin atom untuk membentuk tekstur mirip skyrmion. Terobosan ini, yang dirinci dalam Journal of the American Chemical Society, dapat memajukan penyimpanan data dan teknologi kuantum.

Ilmuwan di Florida State University mengembangkan material kristalin baru dengan menggabungkan dua senyawa: satu terbuat dari mangan, kobalt, dan germanium, dan yang lain dari mangan, kobalt, dan arsenik. Unsur-unsur ini berdekatan di tabel periodik, menjadikan senyawa tersebut mirip secara kimia tetapi berbeda secara struktural karena simetri kristal yang berbeda. Ketidakcocokan ini menyebabkan frustrasi struktural, di mana susunan atom bersaing, mencegah pola stabil sederhana. Kristal hibrida yang dihasilkan menunjukkan spin atom yang terorganisir menjadi pola pusaran rumit dan berulang yang dikenal sebagai tekstur spin mirip skyrmion, bukan penjajaran linier biasa pada magnet konvensional. «Kami berpikir bahwa mungkin frustrasi struktural ini akan diterjemahkan menjadi frustrasi magnetik», jelas penulis bersama Michael Shatruk, profesor di Departemen Kimia dan Biokimia FSU. «Jika struktur bersaing, mungkin itu menyebabkan spin berputar». To mengonfirmasi struktur magnetik, para peneliti menggunakan difraksi neutron kristal tunggal pada instrumen TOPAZ di Spallation Neutron Source Oak Ridge National Laboratory. Teknik ini mengungkap susunan spin sikloidal. Temuan tersebut muncul di Journal of the American Chemical Society pada 2025 (volume 147, isu 47, halaman 43550). Tekstur mirip skyrmion ini menawarkan keuntungan untuk teknologi, termasuk penyimpanan data lebih padat di hard drive, penggunaan energi lebih rendah di elektronik, dan sistem komputasi kuantum yang lebih andal yang tahan kesalahan. «Dengan data difraksi neutron kristal tunggal dari TOPAZ dan alat reduksi data baru serta pembelajaran mesin dari proyek LDRD kami, kami sekarang dapat menyelesaikan struktur magnetik yang sangat kompleks dengan keyakinan yang jauh lebih besar», catat Xiaoping Wang, ilmuwan penyebaran neutron di Oak Ridge. Tidak seperti pendekatan masa lalu yang menyaring material yang ada, pekerjaan ini merancang kristal secara sengaja menggunakan prinsip kimia untuk memprediksi perilaku spin. «Ini adalah pemikiran kimia, karena kami memikirkan bagaimana keseimbangan antara struktur ini memengaruhi mereka dan hubungan di antara mereka, dan kemudian bagaimana itu mungkin diterjemahkan ke hubungan antara spin atom», kata Shatruk. Penulis bersama Ian Campbell, mahasiswa pascasarjana, menambahkan, «Ideinya adalah dapat memprediksi di mana tekstur spin kompleks ini akan muncul». Studi ini melibatkan kolaborator dari European Synchrotron Radiation Facility, University of Science and Technology Beijing, RWTH Aachen University, dan Oak Ridge, didukung oleh National Science Foundation.

Artikel Terkait

Tim yang dipimpin oleh fisikawan Universitas Rice Pengcheng Dai telah mengonfirmasi perilaku seperti foton yang muncul di material cairan spin kuantum. Penemuan di oksida seryum zirkonium memverifikasi es spin kuantum tiga dimensi sejati. Terobosan ini menyelesaikan teka-teki lama dalam fisika materi terkondensasi.

Dilaporkan oleh AI

Peneliti di Universitas Texas di Austin telah mengamati urutan fase magnetik eksotis dalam material ultratipis, memvalidasi model teoritis dari tahun 1970-an. Eksperimen tersebut melibatkan pendinginan nikel fosfor trisulfida hingga suhu rendah, mengungkap pusaran magnetik berputar dan keadaan teratur selanjutnya. Penemuan ini dapat menginformasikan teknologi magnetik nanoskala masa depan.

Para peneliti telah menemukan penjelasan sederhana untuk magnetoresistansi tak biasa dalam spintronik, menantang teori magnetoresistansi Hall spin yang dominan. Efek tersebut berasal dari hamburan elektron di antarmuka material yang dipengaruhi oleh magnetisasi dan medan listrik. Penemuan ini, yang dirinci dalam eksperimen terbaru, menawarkan model terpadu tanpa bergantung pada arus spin.

Dilaporkan oleh AI

Peneliti di BESSY II telah memverifikasi secara eksperimental bahwa rantai fosfor yang dirakit sendiri pada permukaan perak menunjukkan sifat elektronik satu dimensi yang sebenarnya. Dengan memisahkan sinyal dari rantai yang selaras dalam arah berbeda, tim mengungkap struktur elektron satu dimensi yang khas dari setiap rantai. Temuan menunjukkan bahwa meningkatkan kepadatan rantai dapat mengubah material dari perilaku semikonduktor menjadi perilaku logam.

 

 

 

Situs web ini menggunakan cookie

Kami menggunakan cookie untuk analisis guna meningkatkan situs kami. Baca kebijakan privasi kami untuk informasi lebih lanjut.
Tolak