Altermagneti i p‑valni magnetizam: Kako nova klasa magneta menja pravila igre

Sažetak: Altermagneti su nova klasa magnetnih materijala čija ponašanja potiču iz geometrije i simetrije atomske strukture, a ne iz neto magnetizacije. Njihove sposobnosti — kao što su polarizacija spinova i anomalni Hall efekat — otvaraju put za brže i energetski efikasnije memorijske tehnologije, ali praktične prepreke i dalje ostaju.

Li holds the sample, which is about 10 microns wide, in the fabrication area of the laboratory.Tony Luong

Šta su altermagneti?

Altermagneti su materijali koji, iako nemaju neto magnetizaciju (kao antiferromagneti), krše vremensku reverzibilnost na specifičan način zahvaljujući kombinaciji rotacionih i prostornих simetrija atoma u kristalnoj rešetki. Ta kombinacija simetrija omogućava im da proizvode spin‑polarizovane struje i fenomene koji su ranije smatrani svojstvenima feromagnetima.

Jen Christiansen

Kako su otkriveni?

Priča počinje teorijskim proračunima iz 2018. koji su predvideli anomalni Hall efekat u antiferomagnetnom rutencijum‑dioksidu. Libor Šmejkal i saradnici su kasnije, analizom simetrija i grupnom teorijom, pokazali da raspored i oblik elektronskih oblaka mogu dovesti do novih magnetnih svojstava — tako je rođena pojam „altermagnetizam“. Pretragom baza materijala identifikovano je više od 200 potencijalnih altermagneta.

Li transfers p-wave magnet layers to build a magnetic tunnel junction, using a microscope and micromanipulators inside an argon-filled glovebox for handling atomically thin materials.Tony Luong

Eksperimentalna potvrda

Do prve jasne eksperimentalne potvrde došlo je 2024. kada je tim iz Paul Scherrer Instituta izmerio svojstva elektrona u kristalu manganese tellurida, u skladu sa teorijskim predviđanjima. Nakon toga su sledile demonstracije različitih varijeteta altermagnetizma, uključujući p‑valni (p‑wave) magnetizam u jodidu nikla koji je privukao pažnju 2025. godine.

P‑valni magnetizam i primene u memoriji

P‑valni magneti (posebna podvrsta nekolinearnog, tzv. antialtermagnetnog ponašanja) formiraju helikoidne ili spiralne rasporede spinova čija kiralnost (desno/levo) može da se preklapa električnim poljem. Istraživači kao što su Qian Song i Jiaruo Li rade na p‑valnim magnetnim tunelskim spojnicama koje obećavaju izuzetno nisku potrošnju energije za upis podataka i brzine operacija do teraherca u idealnim uslovima.

Tehnička ograničenja i realistične perspektive

• Mnogi od materijala demonstriranih u laboratoriji su krhki, zahtevaju veoma niske temperature (npr. p‑valni efekti u NiI2 ispod ~60 K) i posebne atmosferske uslove (rad u inertnom gasu).
• Put od laboratorijske demonstracije do komercijalnog proizvoda zahteva više svojstava: pouzdanost, obradu u industrijskim uslovima i ekonomski održivu proizvodnju.
• Stručnjaci procenjuju da translacija u komercijalne tehnologije može potrajati dekadu ili dve, i da neće postojati „jedna univerzalna“ memorija koja odmah zamenjuje sve postojeće tipove.

Šta očekivati

Iako su altermagneti uzbudljiva naučna revolucija koja preispituje osnovne pretpostavke o magnetizmu, najrealniji ishod u narednim godinama je razvoj specijalizovanih uređaja i dalje istraživanje pogodnih, stabilnih materijala za industrijsku primenu. U međuvremenu, saznanja iz studija poput onih sa NiI2 i NiBr2 služe kao smernice za potragu za boljim materijalima.

Napomena: Članci i eksperimenti citirani u tekstu kombinuju teoriju i eksperimentalne rezultate iz perioda 2018–2025; mnogi materijali su u fazi istraživanja i validacija.

Autori istraživanja i eksperimenata pominjani u tekstu: Libor Šmejkal, Jairo Sinova, Tomas Jungwirth, Juraj Krempasky, Qian Song, Jiaruo Li, Riccardo Comin i drugi.