लगभग एक शताब्दी से, भौतिकी की पाठ्यपुस्तकों ने एक स्पष्ट रेखा खींची है: सामग्री या तो लौहचुंबकीय होती है, जहां इलेक्ट्रॉन स्पिन सभी एक ही दिशा में इंगित करते हैं और एक परिचित चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं, या प्रतिलौहचुंबकीय होती है, जहां पड़ोसी स्पिन एक-दूसरे को रद्द कर देते हैं और सामग्री कोई समग्र चुंबकीयकरण नहीं दिखाती। वह दो-बॉक्स ढांचा लगभग नब्बे वर्षों तक कायम रहा।
अब अमेरिकी ऊर्जा विभाग की SLAC राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला के नेतृत्व वाली एक टीम, फ्रांस में यूरोपीय सिंक्रोट्रॉन विकिरण सुविधा के साथ मिलकर, जिसे वह निर्णायक साक्ष्य कहती है, एक तीसरे प्रकार के लिए प्रकाशित किया है। साइंस में रिपोर्ट किए गए इस कार्य ने अल्टरमैग्नेटिज्म नामक एक चुंबकीय चरण को नाम दिया है जो अब तक ज्यादातर सिद्धांत में ही अस्तित्व में था।
कहानी के केंद्र में सामग्री मैंगनीज टेल्यूराइड, या MnTe है। दशकों तक यह आराम से प्रतिलौहचुंबक की दराज में बैठा रहा। पुराने नियमों के अनुसार इसके स्पिन को ऊपर-नीचे-ऊपर-नीचे वैकल्पिक होना चाहिए और शून्य योग देना चाहिए। फिर भी इसने एक ऐसे गुण को भी प्रदर्शित किया जिसे लंबे समय से लौहचुंबकीय माना जाता था: स्पिन धाराओं को ले जाने की क्षमता, इलेक्ट्रॉन स्पिन के माध्यम से जानकारी को विद्युत आवेश के बजाय स्थानांतरित करना।
निर्णायक सुराग चिरालिटी था। एक सर्पिल सीढ़ी या पेंच की दिशा के बारे में सोचें, कुछ ऐसा जिसे उसके दर्पण प्रतिबिंब पर आरोपित नहीं किया जा सकता। शोधकर्ताओं ने परिकल्पना की कि MnTe अपनी चुंबकीय संरचना में ठीक इसी प्रकार की विषमता को छुपाता है, और यह मोड़ ही अल्टरमैग्नेट को सामान्य प्रतिलौहचुंबक से अलग करने वाला हस्ताक्षर है।
इसे जांचने के लिए, उन्होंने नमूने को ESRF के ID32 बीमलाइन पर ले गए और उसे वृत्ताकार ध्रुवीकृत एक्स-रे से मारा। तरकीब सुंदर है: एक चिरल सामग्री बाएं- और दाएं-हाथ के ध्रुवीकृत प्रकाश को अलग-अलग बिखेरती है, जबकि एक गैर-चिरल सामग्री उनके साथ समान व्यवहार करती है। टीम को एक स्पष्ट चिरल संकेत मिला जहां एक पारंपरिक प्रतिलौहचुंबक को कोई नहीं दिखाना चाहिए।
यह अंतिम क्षण का माप नहीं था। प्रमुख लेखक डैनियल जोस्ट ने उल्लेख किया कि पहला प्रयोग 2024 में समाप्त हुआ और 2025 की शुरुआत में समान परिणामों के साथ दोहराया गया। एक वर्ष से अधिक समय में इस तरह का पुनरुत्पादन ही एक दावे को टिकने देता है। सह-लेखक रेचल निकल, जिन्होंने ESRF में प्रयोग को डिजाइन और चलाने में मदद की, ने पुष्टि की गति को उल्लेखनीय बताया।
तो तीसरा प्रकार क्या खास बनाता है? क्रिस्टल की ज्यामिति। एक अल्टरमैग्नेट में अभी भी वैकल्पिक स्पिन होते हैं और कोई निवल चुंबकीयकरण नहीं होता, लेकिन ऊपर स्पिन के चारों ओर का जाल नीचे स्पिन के चारों ओर के जाल के सापेक्ष घूमा होता है। वह सूक्ष्म मोड़ एक समरूपता को तोड़ता है और इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार को बदल देता है, दोनों पुराने वर्गों के लाभों को जोड़ता है।
यही कारण है कि इंजीनियर रुचि रखते हैं। लौहचुंबक बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों से आसानी से परेशान हो जाते हैं, जबकि प्रतिलौहचुंबक इतने शांत होते हैं कि उन्हें पढ़ना कठिन होता है और वे स्पिन धाराओं को चलाने में खराब होते हैं। एक अल्टरमैग्नेट स्थिरता को स्पिन-ध्रुवीकृत धाराओं को उत्पन्न करने की क्षमता के साथ जोड़ता है जो जानकारी निकालने के लिए आवश्यक हैं।
अनुप्रयोगों की सूची अगली पीढ़ी के कंप्यूटिंग के लिए एक खाका की तरह पढ़ती है: उन्नत मेमोरी, अधिक ऊर्जा-कुशल डेटा केंद्र, और क्वांटम प्रौद्योगिकियां जो आवेश के बजाय स्पिन पर निर्भर करती हैं। स्पिनट्रॉनिक्स, वह क्षेत्र जो इलेक्ट्रॉन स्पिन से हार्डवेयर बनाना चाहता है, को एक नया डिज़ाइन स्थान मिलता है।
यथार्थवाद की एक खुराक उचित है। पेपर पुष्टि करता है कि यह चुंबकीय व्यवहार वास्तविक है, न कि एक कार्यशील उपकरण कोने में है। SLAC स्पष्ट है कि व्यावहारिक मशीनों का प्रदर्शन नहीं किया गया है, और अगला कदम प्रकाश और बिजली के साथ अल्टरमैग्नेटिक अवस्थाओं को नियंत्रित करना सीखना है।
कार्य को आंशिक रूप से DOE विज्ञान कार्यालय द्वारा समर्थित किया गया था, और महत्वपूर्ण एक्स-रे माप यूरोपीय धरती पर हुए। अटलांटिक के पार एक सहयोग ने दशकों से गलत वर्गीकृत एक सामग्री को वापस वहीं पहुंचा दिया जहां वह संबंधित है।
यदि आप चुंबकत्व को एक तालिका के रूप में चित्रित करते हैं, तो उसके पास नब्बे वर्षों से दो पंक्तियाँ थीं। आज एक तीसरी पंक्ति कुछ विश्वास के साथ जोड़ी गई है। अधिकांश लोगों के लिए कल कुछ नहीं बदलता, लेकिन उन वैज्ञानिकों के लिए जो अध्ययन करते हैं कि जानकारी और ऊर्जा पदार्थ के माध्यम से कैसे प्रवाहित होती है, वह अतिरिक्त पंक्ति निर्माण के लिए एक पूरी नई परिदृश्य का अर्थ रखती है।
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