Stvoren magnet bez vanjskog polja koji preokreće elektroniku

Znanstvenici su razvili magnetski materijal s uređenom unutarnjom strukturom, ali gotovo neprimjetnim vanjskim poljem, što otvara vrata novoj generaciji elektronike bez smetnji.

Međunarodni tim predvođen Tehničkim sveučilištem u Danskoj (DTU) stvorio je magnetski materijal kakav dosad nije viđen: stabilan i uređen iznutra, ali gotovo nevidljiv prema van. Riječ je o magnetu koji ne ometa okolinu, što bi moglo donijeti revoluciju u dizajnu elektroničkih sklopova.

Kako je moguće da magnet bude tih? Odgovor leži u obitelji materijala poznatoj kao kompenzirani ferimagneti. U njihovoj strukturi magnetski momenti – zamislite ih kao sićušne iglice kompasa na atomskoj razini – usmjereni su u suprotnim smjerovima i gotovo se u potpunosti poništavaju. Rezultat je očuvan unutarnji magnetski poredak, dok je vanjsko polje zanemarivo.

Za razliku od klasičnih magneta koji stvaraju smetnje u elektroničkim krugovima, ovaj novi materijal gotovo da ne emitira magnetski šum. Kasper Steen Pedersen, profesor na odjelu za kemiju DTU-a i voditelj istraživanja, objašnjava: „Sada imamo materijal s vrlo uređenom magnetskom strukturom, ali bez magnetskog polja koje inače stvara probleme u elektronici.“ Ta vanjska tišina otvara konkretnu mogućnost: postavljanje elektroničkih komponenti bliže jedne drugima bez međusobnog ometanja. U vrijeme sve minijaturnijih i osjetljivijih čipova, ovo svojstvo nije zanemarivo.

Ono što ovaj materijal izdvaja od metalnih legura ili oksida koji dominiraju magnetskom elektronikom jest njegov kemijski sastav. Temelji se na molekularnoj mreži u kojoj su atomi kroma povezani organskim molekulama zvanim pirazini. Ova pravilna arhitektura omogućuje istraživačima da precizno podešavaju njegova svojstva. Prilagodljiva priroda materijala posebno je obećavajuća za tri područja: spintroniku, koja umjesto naboja elektrona koristi njihov spin za obradu informacija, otvarajući put bržim i štedljivijim uređajima; minijaturizaciju sklopova, zahvaljujući smanjenju smetnji između bliskih komponenti; te dizajn materijala po mjeri, jer molekularna kemija omogućuje istovremeno podešavanje magnetskih i elektroničkih svojstava.

Pedersen sažima ključni izazov: „Integracijom magnetizma u molekularni materijal, kemijom možemo modulirati i magnetska i elektronička svojstva.“ Upravo ta dvostruka kontrola čini otkriće jedinstvenim. Budimo iskreni: materijal još nije ugrađen u stvarnu komponentu niti testiran u konkretnoj primjeni. Istraživači to priznaju: „Nismo stvorili tehnologiju spremnu za upotrebu, ali smo dokazali da je moguće postići kombinaciju svojstava koju mnogi znanstvenici traže godinama.“ Dokaz koncepta postoji, a konačni proizvod tek treba doći. Za one koji žele pratiti razvoj ovakvih istraživanja, radovi objavljeni u Nature Chemistry ostaju ozbiljna i pristupačna referenca. Ovaj materijal s nultim magnetskim poljem možda još nije u vašem pametnom telefonu, ali već utire put tišoj, gušćoj i naposljetku pametnijoj elektronici.