Viktigt framsteg för magnetricitet

NYHET

Publicerad 2012-11-23

En KTH-forskare har tillsammans med vetenskapsmän från Kanada studerat ett magnetiskt material som går under namnet spinn-is. Det gemensamma arbetet visar, precis som när halvledarindustrin utvecklades, att det är mycket viktigt att ta orenheter i materialet i beaktande. Forskningen är ett steg i riktningen mot utvecklingen av kretsar med magnetiska komponenter och magnetiska minnen till datorer och annan utrustning.

Spinn-is har en pyroklor struktur med ett gitter bestående av tetraeder som delar hörn. På bilden syns inklämda spinn (stuffed spins) i grönt. De är magnetiska orenheter som attraherar magnetiska monopoler i blått och rött.
Spinn-is har en pyroklor struktur med ett gitter bestående av tetraeder som delar hörn. På bilden syns inklämda spinn (stuffed spins) i grönt. De är magnetiska orenheter som attraherar magnetiska monopoler i blått och rött.

– All elektronik och mycket av vår nuvarande teknologi är baserad på transport av elektrisk laddningar. Ja, transport av elektriska laddningar har varit otroligt nyttigt för mänskligheten.

Det säger Patrik Henelius, universitetslektor på institutionen för Teoretisk fysik vid KTH.

Det är han som tillsammans med två forskargrupper från McMaster University och University of Waterloo i Kanada gjort genombrottet som bland annat resulterat i publiceringar i väl ansedda Nature Communications och Nature Physics.

Vad går forskningen då ut på? Jo, som bekant så har en stavmagnet en nordpol och en sydpol. Försöker man isolera de två polerna genom att klyva stavmagneten så uppstår två magneter med varsin nord och sydpol. Det går alltså inte att skapa separata magnetiska nord- och sydpoler på detta sätt.

Patrik Henelius, universitetslektor på institutionen för Teoretisk fysik vid KTH.
Patrik Henelius, universitetslektor på institutionen för Teoretisk fysik vid KTH.

Fysikern Paul Dirac förutspådde redan 1931 att magnetiska monopoler existerar och forskare har därför förgäves letat efter sådana med mycket sofistikerade mätutrustningar, men inte hittat spår efter dem. Därför har man inte varit säker på om sådana magnetiska motsvarigheter till vanliga elektriska laddningar överhuvudtaget existerar.

Efter en spektakulär teoretisk förutsägelse 2008 lyckades dock forskare 2009 experimentellt se monopoler inuti ett material som kallas spinn-is, en familj magnetiska material baserade på de sällsynta jordartsmetallerna. I detta material lyckas alltså de magnetiska nord- och sydpolerna särskilja sig från varandra och röra sig fritt. Genombrottet bidrog till att ge forskningen på området en rejäl skjuts framåt.

– Mycket av vår teknologi är som sagt baserad på transport av elektriska laddningar (elektricitet) och därför har flera forskargrupper sedan 2009 börjat studera om det är möjligt att skapa strömmar av magnetisk laddningar i spinn-is. Därmed har ett nytt forskningsområde kallat "magnetricitet" skapats, säger Patrik Henelius.

Han fortsätter med att berätta att han och kollegornas arbete öppnar upp möjligheter för att konstruera "magnetrika" komponenter som är baserade på magnetiska laddningar i stället för elektriska laddningar. Magnetiska komponenter som resistorer och kondensatorer är fullt tänkbara.

– Jag talar inte om att ersätta traditionell elektronik, men forskningen och forskningsområdet öppnar helt klart upp för nya möjligheter. Precis som halvledarindustrin en gång i tiden insåg så är renheten kritisk för att kunna kontrollera materialets egenskaper. I detta fall påverkar renheten flödet av monopoler, säger Patrik Henelius.

För mer information, kontakta Patrik Henelius på 08 - 55 37 81 36 eller henelius@kth.se.

Peter Larsson