নতুন ধরনের একটি চুম্বক ঘরের তাপমাত্রায় কাজ করে
ইলেকট্রন আধান বহন করে, কিন্তু সঙ্গে একটি স্পিনও — একটি ক্ষুদ্র অন্তর্নির্মিত চুম্বক, যা “ওপরে” বা “নিচে” মুখ করে থাকে। স্পিনট্রনিক্স (spintronics)-এর লক্ষ্য তথ্য সঞ্চয় ও প্রক্রিয়াকরণে সেই স্পিন কাজে লাগানো। সাম্প্রতিক বছরগুলোতে পদার্থবিদেরা এক চমকপ্রদ বৈশিষ্ট্যের চৌম্বক পদার্থ খুঁজে পেয়েছেন: তাদের কোনো সামগ্রিক চুম্বকায়ন নেই, তবু তাদের ইলেকট্রনের শক্তি স্পিনের ওপর নির্ভর করে, এমনভাবে যা তাদের চলার দিকের সঙ্গে বদলায়। এই “স্পিন-বিভাজন” আপেক্ষিকতাজনিত প্রভাবের ওপর নির্ভর করে না, তাই এটি বড়।
এসব পদার্থের কয়েকটিতে, যাদের বলে অল্টারম্যাগনেট (altermagnet), নকশাটি প্রতিসম: এক দিকে চলা একটি ইলেকট্রন আর উল্টো দিকে চলা একটি ইলেকট্রন একই স্পিন দেখে। p-ওয়েভ চুম্বকে উল্টোটা: চলার দিক উল্টালে স্পিনও উল্টে যায়। এতদিন যেসব p-ওয়েভ চুম্বকের খবর পাওয়া গেছে, সেগুলো কেবল তরল নাইট্রোজেনের তাপমাত্রার নিচে কাজ করত।
একটি পরিচিত স্ফটিকে লুকানো সর্পিল
সাংহাইয়ের ফুদান বিশ্ববিদ্যালয়, ড্রেসডেনের দুটি ম্যাক্স প্লাংক ইনস্টিটিউট এবং চীন ও চেক প্রজাতন্ত্রের অন্যান্য প্রতিষ্ঠানের কাইওয়েন শেন, শিয়ানঝে চেন, লিবর শমেইকাল ও সহকর্মীরা বিসমাথ ফেরাইটের (BiFeO₃) দিকে নজর দেন। এটি সবচেয়ে বেশি অধ্যয়ন করা “মাল্টিফেরোয়িক”গুলোর একটি — এমন পদার্থ যা একই সঙ্গে চৌম্বক ও ফেরোইলেকট্রিক, অর্থাৎ যার একটি অন্তর্নির্মিত বৈদ্যুতিক মেরুকরণ আছে। এটি প্রায় ৬৪০ কেলভিন (ঘরের তাপমাত্রার অনেক ওপরে) পর্যন্ত চৌম্বকীয়ভাবে সুবিন্যস্ত থাকে, আর ১,১০০ কেলভিন পর্যন্ত ফেরোইলেকট্রিক।
এর ভেতরে লোহার পরমাণুগুলোর চৌম্বক ভ্রামক একই দিকে সারিবদ্ধ নয়: তারা একটি সর্পিল পথ ধরে ধাপে ধাপে ঘোরে, যাকে বলে সাইক্লয়েড (cycloid)। দলটি দেখায় যে এই সর্পিল নিজেই p-ওয়েভ চুম্বকত্ব তৈরি করে — এমন একটি কৌশল, যা তাঁদের ভাষায় আগে নজর এড়িয়ে গিয়েছিল।
প্রথমে তত্ত্ব, তারপর লেজার
- স্ফটিকের ইলেকট্রনের গণনা একটি পরিচ্ছন্ন p-ওয়েভ স্পিন-নকশা দেখায়, যার স্পিন-বিভাজন প্রায় ১০০ মিলিইলেকট্রনভোল্ট। আপেক্ষিকতাজনিত প্রভাব যোগ করলে এটি প্রায় বদলায় না: প্রভাবটি আসে চৌম্বক বিন্যাস থেকেই।
- সর্পিলটি উল্টো দিকে ঘুরলে — ডানহাতির বদলে বাঁহাতি — স্পিন-নকশাটি বিপরীত হয়ে যায়।
- গবেষণাগারে তাঁরা বিসমাথ ফেরাইটের ১০০ ন্যানোমিটার পুরু একটি ফিল্ম তৈরি করেন এবং হীরার ডগাওয়ালা একটি কোয়ান্টাম সেন্সর দিয়ে তার চৌম্বক সর্পিলের ছবি তোলেন।
- স্পিন পড়তে তাঁরা ফিল্মে একটি বৃত্তাকারে সমবর্তিত লেজার ফেলেন। এক দিকে ঘোরা আলো এক স্পিনের ইলেকট্রনকে অন্যটির চেয়ে বেশি উত্তেজিত করে, ফলে একটি ছোট বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি হয় যার চিহ্ন স্পিনের দিক অনুসরণ করে। নমুনাটি ঘোরানোর সময় প্রবাহটি ঠিক সেই দিকে শিখরে পৌঁছায়, যা p-ওয়েভ স্পিন-মেরুকরণের জন্য পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছিল। এই সব পরিমাপ করা হয়েছে ঘরের তাপমাত্রায়, খোলা বাতাসে।
ভোল্টেজ দিয়ে স্পিন উল্টানো
মূল বৈশিষ্ট্য: বিসমাথ ফেরাইটে সর্পিলের হাতলতা বৈদ্যুতিক মেরুকরণের সঙ্গে বাঁধা। একটিকে উল্টালে অন্যটিও অনুসরণ করে।
দলটি ফিল্মজুড়ে প্রায় প্রতি সেন্টিমিটারে ৩০০ কিলোভোল্টের বৈদ্যুতিক স্পন্দন প্রয়োগ করে। মেরুকরণ ঘুরে গেল, সর্পিল হাতলতা বদলাল, আর লেজার-প্রণোদিত প্রবাহের চিহ্ন বদলে গেল: একটি স্পন্দনের পর ধনাত্মক, বিপরীত স্পন্দনের পর ঋণাত্মক। প্রয়োগ করা ক্ষেত্রের বিপরীতে আঁকলে প্রবাহটি একটি হিস্টেরেসিস লুপ তৈরি করে, যা স্ফটিকের মেরুকরণ উল্টে যাওয়ার সঙ্গে মেলে। পরিবর্তনটি প্রত্যাবর্তনযোগ্য, আর স্পন্দনের পরেও বহাল থাকে।
বৈদ্যুতিক স্পন্দন মেরুকরণ আর সর্পিলের হাতলতা উল্টে দেয় (a); যন্ত্রটি (b); স্পিন-প্রবাহের চিহ্ন বিপরীত হয় (c) এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের বিপরীতে একটি হিস্টেরেসিস লুপ অনুসরণ করে (d)। — চিত্র ৩, Shen et al. (2026), arXiv:2610.12892.
ঠান্ডা থেকে টেবিলে
লেখকেরা একে উপস্থাপন করেন বিজোড়-সমতার (odd-parity) স্পিন-বিভাজনসহ এমন একটি চুম্বক হিসেবে, যা ঘরের তাপমাত্রায় ভোল্টেজ দিয়ে নিয়ন্ত্রিত, এবং একে কম শক্তি খরচের স্পিনট্রনিক যন্ত্রের দিকে একটি পথ হিসেবে দেখেন। ফলাফলগুলো এসেছে গবেষণাগারের পাতলা ফিল্ম থেকে; মাপা সংকেত উল্টানোর বাইরে এখনো কোনো যন্ত্র প্রদর্শিত হয়নি।