Forskare har nyligen bekräftat existensen av en tredje form av magnetism kallad altermagnetism, vilket representerar ett betydande genombrott inom fysiken1,3. Denna upptäckt, som gjordes av forskare vid University of Nottingham, har potential att revolutionera utvecklingen av digitala enheter och magnetisk minneslagring1.
Altermagnetism: En ny klass av magnetism
Altermagnetism skiljer sig från de två tidigare kända formerna av magnetism – ferromagnetism och antiferromagnetism – på följande sätt:
- Unik struktur: Altermagneter består av magnetiska moment som pekar antiparallellt mot sina grannar, men varje del av kristallen som innehåller dessa små moment är roterad i förhållande till sina grannar1,3.
- Symmetribrytning: Altermagnetism bryter tidsomvändningssymmetrin likt ferromagnetism, men har ingen nettomagnetisering, vilket liknar antiferromagnetism4.
Betydelse och potentiella tillämpningar
Upptäckten av altermagnetism har flera viktiga implikationer:
- Förbättrad minneslagring: Det kan leda till utvecklingen av nya magnetiska minnesenheter med potentialen att öka driftshastigheten upp till tusen gånger1,3.
- Ökad lagringskapacitet: Användningen av elektronernas magnetiska moment istället för deras laddning i dynamiskt RAM-minne kan avsevärt öka datalagringens kapacitet2.
- Materialvariation: Det finns minst 200 olika material som för närvarande är kända för att uppvisa altermagnetism, vilket ger ett brett spektrum för forskning och tillämpningar2.
- Förbättrad kompatibilitet: Altermagnetiska material kan vara mer kompatibla med supraledare och topologiska isolatorer jämfört med traditionella ferromagneter4.
Experimentell bekräftelse
Forskare har använt avancerade tekniker för att bekräfta existensen av altermagnetism:
- Ett specialutvecklat impuls-elektronmikroskop vid DESY, ett av Tysklands största forskningscentra, användes för att mäta en effekt som anses vara ett kännetecken för altermagnetism2.
- Vid MAX IV-anläggningen i Sverige användes en synkrotron för att producera röntgenstrålar som riktades mot det magnetiska materialet. Elektroner som emitterades från ytan detekterades med ett speciellt mikroskop, vilket skapade en bild av magnetismen i materialet ner till nanoskalenivå4.
Denna banbrytande upptäckt av altermagnetism öppnar upp nya möjligheter för avancerad teknologi och erbjuder värdefulla insikter för framtida forskning inom magnetism och enhetsfunktionalitet4.
FAKTA:
Magnetism delas in i flera typer beroende på hur material reagerar på magnetfält. Här är en sammanfattning av de olika typerna och deras upptäckter, inklusive den nyupptäckta altermagnetismen:
Typer av magnetism
- Diamagnetism:
- Svag repulsion från ett magnetfält, orsakat av elektroner som motverkar det yttre fältet.
- Upptäckt av Anton Brugmans 1778.
- Paramagnetism:
- Svag attraktion till ett magnetfält på grund av oparade elektroner.
- Studerades av Pierre Curie under 1900-talet.
- Ferromagnetism:
- Stark magnetisering där elektronerna orienterar sig parallellt, vilket skapar ett permanent magnetfält.
- Känd sedan antiken, vetenskapligt beskriven av William Gilbert 1600.
- Antiferromagnetism:
- Elektronerna orienterar sig i motsatta riktningar och tar ut varandra, vilket resulterar i ingen netto-magnetisering.
- Beskriven teoretiskt under 1930-talet.
- Ferrimagnetism:
- Liknar antiferromagnetism men med ojämna magnetiska moment som ger en netto-magnetisering.
- Upptäckt under mitten av 1900-talet.
- Elektromagnetism:
- Magnetfält genereras genom elektrisk ström, upptäckt av Hans Christian Ørsted 1820.
- Altermagnetism (nyupptäckt):
- Kombinerar egenskaper från ferromagnetism och antiferromagnetism. Elektronernas spin-alignment är antiparallell (som i antiferromagneter) men följer en roterad symmetri, vilket möjliggör spin-polariserade strömmar utan netto-magnetisering.
- Förutspådd 2019 och experimentellt bekräftad 2024 med hjälp av avancerade tekniker som röntgenmikroskopi och fotoemissionsspektroskopi.
Upptäckten av altermagnetism
- Första teoretiska förutsägelsen gjordes 2019 vid Johannes Gutenberg-universitetet Mainz.
- Experimentellt bevis kom 2024, bland annat genom studier av mangan-tellurid (MnTe), tidigare klassificerad som en antiferromagnet.
- Altermagneter har potential att revolutionera elektronik och datalagring genom att möjliggöra snabbare och mer energieffektiva spintronik-applikationer.
Sammanfattning
Altermagnetismen är en banbrytande upptäckt som utökar förståelsen för magnetiska fenomen. Den kombinerar styrkan hos ferromagneter med den störningsfria naturen hos antiferromagneter och öppnar nya möjligheter för teknologi inom områden som datalagring, sensorer och kvantdatorer.
Citations:
- https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241211124354.htm
- https://superinnovators.com/2025/01/discovery-of-third-type-of-magnetism-named-top-physics-breakthrough-of-2024/
- https://phys.org/news/2024-12-class-magnetism-digital-memory-bridges.html
- https://www.techexplorist.com/third-type-magnetism-confirmed/96666/
- https://unionrayo.com/en/new-magnetism-discovery-physics/
- https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241217131006.htm
- https://info3.com/innovation/209362/text/short/physicists-confirm-a-third-type-of-magnetism
- https://economictimes.com/news/international/us/breakthrough-discovery-of-third-form-of-magnetism-could-unlock-superconductivity-secrets/articleshow/117467693.cms
- https://news.mit.edu/2025/physicists-discover-explain-unexpected-magnetism-atomically-thin-material-0123
- https://www.livescience.com/physics-mathematics/scientists-discover-new-3rd-form-of-magnetism-that-may-be-the-missing-link-in-the-quest-for-superconductivity
- https://www.science.org/content/article/researchers-discover-new-kind-magnetism
- https://science.slashdot.org/story/25/02/05/0530255/physicists-confirm-the-existence-of-a-third-form-of-magnetism
- https://scitechdaily.com/a-third-type-of-magnetism-altermagnetism-named-top-physics-breakthrough-of-2024/
- https://www.earth.com/news/third-form-of-magnetism-altermagnetism-confirmed-could-transform-electronics/
- https://www.yahoo.com/news/physicists-confirm-existence-third-form-195738675.html
- https://www.sciencealert.com/physicists-confirm-the-existence-of-a-third-form-of-magnetism
- https://www.popularmechanics.com/science/a63204830/third-form-of-magnetism/
