Egy amerikai kutatócsoport a Massachusetts Institute of Technology (MIT) vezetésével egy új, eddig csak elméletben létező mágneses állapotot azonosított, amely jelentős hatással lehet a jövő számítógépes adattároló eszközeire. Az új jelenséget p-hullámú mágnesességnek nevezték el, és elsőként sikerült azt laboratóriumi körülmények között kimutatniuk.
A felfedezés alapjául a nikkel-jodid (NiI₂) nevű anyag szolgált, amelyet a kutatók kétdimenziós kristályos szerkezetben állítottak elő. A mágnesesség ismert két alapvető formája – a ferromágnesesség (mint például hűtőmágnesek esetén) és az antiferromágnesesség (amely mikroszkopikus szinten jelen van, de kívülről nem érzékelhető) – egyfajta keverékeként írható le ez az új állapot.
A kulcs a nikkel atomok úgynevezett spinjeinek spirálszerű elrendeződése volt. A spin az elektronok egyik kvantummechanikai tulajdonsága, amely a mágneses viselkedés alapját képezi. Ebben az anyagban a spinek nem egyszerűen ugyanabba vagy ellentétes irányba állnak be, hanem spirált formáznak, amely lehet balra vagy jobbra csavarodó – hasonlóan ahhoz, ahogy a bal és a jobb kéz egymás tükörképei.
A kutatók azt is kimutatták, hogy egy kis elektromos mező alkalmazásával ez a spirális irány megfordítható, vagyis balmenetes spirál jobbra csavarodóvá alakítható és fordítva. Ez az irányváltás közvetlen hatással van az elektronok spinjére is, vagyis szabályozhatóvá válik, hogy az elektronok milyen spinállapotban haladjanak az anyagon keresztül.
Ez az úgynevezett spintronika alapja: az elektron töltése helyett annak spinjét használják információ tárolására és kezelésére. Az ilyen típusú eszközök jóval gyorsabbak és energiatakarékosabbak lehetnek a hagyományos elektronikus rendszereknél. A MIT kutatója, Qian Song szerint ez az új mágneses állapot az alapja lehet „ultragyors, kompakt, energiatakarékos és nem felejtő mágneses memóriaeszközök” új generációjának.
A kutatás során a csapat apró nikkel-jodid kristályokat készített, majd az anyagot vékony rétegekre bontotta. Ezeket speciális fény segítségével vizsgálták, amellyel sikerült igazolniuk az új mágneses állapot jelenlétét. Ez volt az első alkalom, hogy a p-hullámú mágnesességet közvetlenül is megfigyelték.
A kísérleteket ugyanakkor rendkívül alacsony hőmérsékleten – körülbelül -213 °C-on – kellett elvégezni. Ez jelenleg még akadályt jelent a mindennapi alkalmazásokban, de a kutatók abban bíznak, hogy más anyagokban is sikerül kimutatniuk ezt a jelenséget, akár szobahőmérsékleten is.
A vizsgálatok nemcsak egy újfajta mágnesesség létezését igazolták, hanem egyben megnyitották az utat a jövő energiatakarékos, mágneses alapú számítástechnikai eszközei előtt. A kutatást az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Alapja, az Energiaügyi Minisztérium és a Légierő Tudományos Kutatási Hivatala is támogatta.
