پیشرفت های مغناطیسی جدید

پیشرفت مغناطیسی می تواند به صرفه جویی در مصرف برق کمک کند

دانشمندان آزمایشگاه ملی ایمز وزارت انرژی ایالات متحده و آزمایشگاه ملی اوک ریج تحقیقات عمیقی در مورد مواد توپولوژیکی لایه‌ای Kagome TbMn6Sn6 انجام دادند تا ویژگی‌های مغناطیسی آن را بهتر درک کنند. این نتایج می‌تواند بر پیشرفت‌های فناوری آینده در محاسبات کوانتومی، رسانه‌های ذخیره‌سازی مغناطیسی و حسگرهای با دقت بالا تأثیر زیادی بگذارد.
بر طبق مقاله منتشره در Physical Review X ، چینش اتم ها در فلزات کاگومه، الگوی بافت را بازتولید می کند. این ویژگی باعث می شود که الکترون های درون ماده به روش های منحصر به فردی رفتار کنند. مواد جامد دارای خواص الکترونیکی هستند که توسط ویژگی های ساختار نوار الکترونیکی آنها کنترل می شوند. ساختار نواری به شدت به هندسه شبکه اتمی وابسته است و گاهی اوقات نوارها ممکن است اشکال خاصی مانند مخروط را نشان دهند. این اشکال خاص که ویژگی‌های توپولوژیکی نامیده می‌شوند، مسئول روش‌های منحصربه‌فرد الکترون‌ها در این مواد هستند. ساختار Kagome به ویژه منجر به ویژگی‌های پیچیده و بالقوه قابل تنظیم در باندهای الکترونیکی می‌شود. استفاده از اتم های مغناطیسی برای ساخت شبکه این مواد، مانند منگنز در TbMn6Sn6، می تواند بیشتر به القای ویژگی های توپولوژیکی کمک کند. راب مک‌کوئینی، دانشمند آزمایشگاه ایمز و رهبر پروژه، توضیح داد که مواد توپولوژیکی ویژگی خاصی دارند که تحت تأثیر مغناطیس، می‌توانید جریان‌هایی را دریافت کنید که روی لبه مواد جاری می‌شوند، و از بین روندگی ندارند، به این معنی که الکترون ها پراکنده نمی شوند و انرژی را از بین نمی برند.
این تیم به دنبال درک بهتر مغناطیس در TbMn6Sn6 هستند و از محاسبات و داده های پراکندگی نوترون جمع آوری شده از منبع نوترونی Oak Ridge Spallation برای انجام تجزیه و تحلیل خود استفاده می کنند. سایمون ریبرولز، همکار تحقیقاتی پسادکتری در آزمایشگاه ایمز و عضو تیم پروژه، تکنیک آزمایشی را که این تیم استفاده کرد، توضیح داد. این تکنیک شامل پرتوی از ذرات نوترونی است که برای آزمایش صلب بودن نظم مغناطیسی استفاده می‌شود. او گفت: "ماهیت و قدرت برهمکنش های مغناطیسی مختلف موجود در مواد را می توان با استفاده از این تکنیک ترسیم کرد."
این کار مهمی در صرفه جویی در انرژی و در دسترس قرار دادن توان بیشتر با هزینه کمتر الکتریکی است. باید امیدوار باشیم که کار این تیم تسریع شود و نتایج هرچه بیشتر و سریعتر و مقیاس پذیر ارائه دهد.