اثر هال نادر مسیرهای طراحی برای مواد پیشرفته اسپینترونیک را نشان میدهد
توسط آزمایشگاه ملی آمز
ویرایش شده توسط سیدی هارلی، بازنگری شده توسط رابرت ایگان
این مقاله بر اساس فرآیند و سیاستهای ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ویژگیهای زیر را برجسته کردهاند تا اعتبار محتوا را تضمین کنند:
تأیید صحت
مقاله با داوری همتا
منبع قابل اعتماد
تصحیح
دانشمندان آزمایشگاه ملی آمز، به همراه گروه ایندرانیل داس در مؤسسه فیزیک هستهای سها (هند)، ویژگی الکترونیکی شگفتانگیزی را در ترکیبات مبتنی بر فلزات انتقالی کشف کردهاند که میتواند مسیر یک طبقه جدید از مواد اسپینترونیکی برای فناوریهای محاسبهای و حافظهای را باز کند.
اسپینترونیک، حوزهای که علاوه بر بار الکترونها، از اسپین آنها بهره میگیرد، نوید پیشرفتهای چشمگیر در فناوریهایی مانند رایانههای شبیهساز مغزی و دستگاههای حافظهای را میدهد که میتوانند دادهها را بدون نیاز به برق نگهداری کنند.
این ویژگی غیرمنتظره در Mn₂PdIn، ترکیب هئوسلری — نوعی آلیاژ که بهدلیل خواص مغناطیسی و الکترونی قابل تنظیماش ارزشمند است — کشف شد. این آلیاژها میتوانند رفتارهایی نشان دهند که در عناصر منفرد خود مشاهده نمیشود و بنابراین نامزدهای برتری برای کاربردهای اسپینترونیکی به شمار میآیند.
یافتههای کلیدی و اهمیت آنها
مطالعهای بهنام «نستینگ سطح فرمی و اثر هال غیرعادی در Mn2PdIn با تشوش مغناطیسی»، در Advanced Functional Materials منتشر شده است.
دستگاههای الکترونیکی سنتی بر بار الکترونها متکیاند، در حالی که اسپینترونیک از اسپین ذاتی آنها نیز بهره میگیرد؛ یک موجودیت مکانیک کوانتمی که اطلاعات مغناطیسی را حمل میکند. اثر هال غیرعادی (AHE) یک پدیده مفید در اسپینترونیک است. این پدیده راهی برای خواندن و کنترل سیگنالهای مبتنی بر اسپین بهصورت الکتریکی فراهم میکند.
تا کنون، اثر هال غیرعادی بیشتر در نمونههای تکبلوری شفاف با لحظات مغناطیسی بزرگ دیده شده است. کشف یک اثر هال غیرعادی قوی در یک ماده پلیکریستالی با لحظه مغناطیسی بسیار کم، موردی نادر و مهم است؛ چرا که نمونههای پلیکریستالی آسانتر قابل تولیدند و مواد با لحظه مغناطیسی کم میتوانند با انرژی کمتری کار کنند.
پیامدهای دستگاههای اسپینترونیکی آینده
«این دقیقاً هدف ما بود — ساخت مادهای با لحظه مغناطیسی بسیار کم که همچنان یک اثر هال غیرعادی قوی تولید میکند»، گفت آنیس بيسوا، دانشمند ارشد در آزمایشگاه آمز.
«لحظه مغناطیسی کمتر به این معناست که برای کنترل اسپینها انرژی کمتری مصرف میشود، بنابراین این میتواند به حافظهها و سایر دستگاههای اسپینترونیکی با بهرهوری انرژی بالاتر منجر شود. این یک گام مهم به سمت مواد عملکردی عملیاتی با مصرف کم انرژی است».
پراشانت سینگ، دانشمند ارشد در آزمایشگاه آمز، توضیح داد که این اثر از «نستینگ سطح فرمی» نشأت میگیرد؛ هنگامی که قسمتهایی از ساختار الکترونی ماده بهدقت در موقعیتی مناسب چیده شوند، الکترونها بازآرایی میشوند و رفتار جدیدی به وجود میآید.
«با تنظیم ساختار الکترونی، توانستیم این نستینگ را فعال کنیم و سیگنال اثر هال غیرعادیی که مشاهده کردیم را توضیح دهیم»، گفت سینگ. «پیدا کردن چنین ویژگیای در این مواد نادر است، بنابراین کشف آن کار را بهویژه هیجانانگیز کرد».
یاروسلاو مودریک، دانشمند دیگری در آزمایشگاه آمز، بر اهمیت مشاهده اثر هال غیرعادی در یک ماده پلیکریستالی تأکید کرد. او همچنین به روحیهٔ همکاری پشت این اکتشاف اشاره کرد و به مشارکتهای مهم پژوهشگران تازهکار اشاره نمود.
«تخصص آزمایشگاه آمز در زمینهٔ مغناطیس و پژوهش ساختار الکترونی، همراه با توانایی همکاران ما در بررسی ویژگیهای حملونقل، به ما این امکان را داد تا این سیستمها را بهطرز پیشبینانه و پیشگیرانهتری درک کنیم»، گفت مودریک.
اطلاعات بیشتر: افسار احمد و همکاران، «نستینگ سطح فرمی و اثر هال غیرعادی در Mn2PdIn با تشوش مغناطیسی»، Advanced Functional Materials (2025). DOI: 10.1002/adfm.202513056
اطلاعات نشریه: Advanced Functional Materials
ارائهشده توسط آزمایشگاه ملی آمز
استناد: اثر هال نادر مسیرهای طراحی برای مواد پیشرفتهٔ اسپینترونیک (2025، 23 دسامبر) بازخوانی شده در 30 دسامبر 2025 از https://phys.org/news/2025-12-rare-hall-effect-reveals-pathways.html
این سند تحت حقوق کپیرایت قرار دارد. بهجز استفاده منصفانه بهمنظور مطالعه یا پژوهش خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا صرفاً برای مقاصد اطلاعرسانی ارائه میشود.