புதிய வகைக் காந்தம் அறை வெப்பநிலையில் செயல்படுகிறது

எலக்ட்ரான்கள் மின்னூட்டத்தைச் சுமக்கின்றன; அத்துடன் ‘மேல்’ அல்லது ‘கீழ்’ நோக்கும் ஒரு சிறிய உள்ளமைந்த காந்தமான சுழற்சியையும் (spin) சுமக்கின்றன. அந்தச் சுழற்சியைத் தகவலைச் சேமிக்கவும் செயலாக்கவும் பயன்படுத்துவதே சுழற்சி மின்னணுவியலின் (spintronics) நோக்கம். சமீப ஆண்டுகளில், இயற்பியலாளர்கள் வியக்கத்தக்க பண்புடைய காந்தப் பொருட்களைக் கண்டறிந்துள்ளனர்: அவற்றுக்கு ஒட்டுமொத்தக் காந்தமாக்கம் இல்லை; இருந்தும் அவற்றின் எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல் சுழற்சியைச் சார்ந்துள்ளது — அவை நகரும் திசைக்கேற்ப மாறும் விதத்தில். இந்த ‘சுழற்சிப் பிளவு’ (spin splitting) சார்பியல் விளைவுகளைச் சார்ந்ததல்ல; அதனால் அது பெரியது.

ஆல்டர்காந்தங்கள் (altermagnets) எனப்படும் இவற்றில் சிலவற்றில், அமைப்பு சமச்சீரானது: ஒரு திசையில் நகரும் எலக்ட்ரானும் எதிர்த்திசையில் நகரும் எலக்ட்ரானும் ஒரே சுழற்சியைக் காண்கின்றன. p-அலைக் காந்தங்களில் நேர்மாறு: இயக்கத் திசையைப் புரட்டினால் சுழற்சியும் புரள்கிறது. இதுவரை அறிவிக்கப்பட்ட p-அலைக் காந்தங்கள் திரவ நைட்ரஜன் வெப்பநிலைக்குக் கீழே மட்டுமே செயல்பட்டன.

பழக்கமான படிகத்தில் மறைந்திருந்த சுருள்

ஷாங்காயில் உள்ள ஃபுடான் பல்கலைக்கழகம், டிரெஸ்டனில் உள்ள இரண்டு மாக்ஸ் பிளாங்க் நிறுவனங்கள், சீனா மற்றும் செக் குடியரசின் பிற நிறுவனங்களைச் சேர்ந்த கைவென் ஷென், ஷியான்ஜே சென், லிபோர் ஷ்மெய்கால் மற்றும் சக ஆய்வாளர்கள், பிஸ்மத் ஃபெரைட்டை (BiFeO₃) நாடினர். காந்தத்தன்மையும் மின்முனைவுத்தன்மையும் (ferroelectric) — உள்ளமைந்த மின் முனைவாக்கம் — ஒருங்கே கொண்ட ‘பல்ஃபெரோயிக்’ (multiferroic) பொருட்களில் மிக அதிகம் ஆராயப்பட்டவற்றில் இதுவும் ஒன்று. இது சுமார் 640 கெல்வின் வரை (அறை வெப்பநிலைக்கு வெகு மேலே) காந்த ஒழுங்கிலும், 1,100 கெல்வின் வரை மின்முனைவுத்தன்மையிலும் நிலைக்கிறது.

அதனுள், இரும்பு அணுக்களின் காந்தத் திருப்புத்திறன்கள் ஒரே திசையில் அமையவில்லை: சைக்ளாய்டு (cycloid) எனப்படும் ஒரு சுருளின் வழியே படிப்படியாகச் சுழல்கின்றன. இந்தச் சுருள் தனியாகவே p-அலைக் காந்தத்தன்மையை உருவாக்குகிறது என்று குழு காட்டுகிறது — இதுவரை கவனிக்கப்படாத ஒரு பொறிமுறை என அவர்கள் விவரிக்கின்றனர்.

கோட்பாடு, பிறகு லேசர்

• படிகத்தின் எலக்ட்ரான்கள் குறித்த கணக்கீடுகள், சுமார் 100 மில்லி எலக்ட்ரான்வோல்ட் சுழற்சிப் பிளவுடன் தெளிவான p-அலைச் சுழற்சி அமைப்பைக் காட்டுகின்றன. சார்பியல் விளைவுகளைச் சேர்த்தாலும் அது பெரிதாக மாறவில்லை: விளைவு காந்த ஒழுங்கிலிருந்தே வருகிறது.
• சுருள் மறுதிசையில் — வலக்கைக்குப் பதிலாக இடக்கையாக — சுழன்றால், சுழற்சி அமைப்பு தலைகீழாகிறது.
• ஆய்வகத்தில், பிஸ்மத் ஃபெரைட்டின் 100 நானோமீட்டர் படலத்தை வளர்த்து, அதன் காந்தச் சுருளை வைர முனைக் குவாண்டம் உணரி ஒன்றால் படம்பிடித்தனர்.
• சுழற்சிகளை வாசிக்க, படலத்தின் மீது வட்ட முனைவாக்க லேசரைப் பாய்ச்சினர். ஒரு திசையில் சுழலும் ஒளி, ஒரு சுழற்சி கொண்ட எலக்ட்ரான்களை மற்றதைவிட அதிகம் கிளர்த்தி, சுழற்சித் திசையைப் பின்பற்றும் குறியுடைய ஒரு சிறிய மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது. மாதிரியைச் சுழற்றியபோது, p-அலைச் சுழற்சி முனைவாக்கத்துக்குக் கணிக்கப்பட்ட திசையில் சரியாக மின்னோட்டம் உச்சமடைந்தது. இந்த அளவீடுகள் அனைத்தும் அறை வெப்பநிலையில், திறந்த காற்றில் செய்யப்பட்டன.

மின்னழுத்தத்தால் சுழற்சிகளைப் புரட்டுதல்

முக்கிய அம்சம்: பிஸ்மத் ஃபெரைட்டில், சுருளின் கைத்தன்மை மின் முனைவாக்கத்துடன் பூட்டப்பட்டுள்ளது. ஒன்றைத் தலைகீழாக்கினால் மற்றொன்றும் பின்தொடர்கிறது.

குழு, படலத்தின் குறுக்கே சென்டிமீட்டருக்குச் சுமார் 300 கிலோவோல்ட் மின் துடிப்புகளைச் செலுத்தியது. முனைவாக்கம் சுழன்றது, சுருள் கைத்தன்மையை மாற்றியது, லேசரால் தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம் குறி மாறியது: ஒரு துடிப்புக்குப் பின் நேர்மம், எதிர்த் துடிப்புக்குப் பின் எதிர்மம். செலுத்திய புலத்துக்கு எதிராக வரைந்தபோது, மின்னோட்டம் படிகத்தின் முனைவாக்க மாற்றத்துடன் பொருந்தும் ஒரு பின்னிலைச் சுழற்சியை (hysteresis loop) வரைந்தது. மாற்றம் மீளக்கூடியது; துடிப்புக்குப் பிறகும் அப்படியே நிலைக்கிறது.

மின் துடிப்புகள் முனைவாக்கத்தையும் சுருளின் கைத்தன்மையையும் புரட்டுகின்றன (a); சாதனம் (b); சுழற்சி மின்னோட்டம் குறி மாறுகிறது (c), மின்புலத்துக்கு எதிராக ஒரு பின்னிலைச் சுழற்சியைப் பின்பற்றுகிறது (d). — Figure 3, Shen et al. (2026), arXiv:2610.12892.

குளிரிலிருந்து மேசைக்கு

ஒற்றைச் சமநிலை (odd-parity) சுழற்சிப் பிளவு கொண்ட, அறை வெப்பநிலையில் மின்னழுத்தத்தால் கட்டுப்படுத்தப்படும் ஒரு காந்தமாக ஆசிரியர்கள் இதை முன்வைக்கின்றனர்; குறைந்த ஆற்றல் நுகரும் சுழற்சி மின்னணுச் சாதனங்களை நோக்கிய ஒரு வழியாக இதைக் காண்கின்றனர். முடிவுகள் ஆய்வகத்தில் உள்ள மெல்லிய படலங்களிலிருந்து வந்தவை; அளக்கப்பட்ட சமிக்ஞையின் மாற்றத்துக்கு அப்பால் எந்தச் சாதனமும் இன்னும் நிரூபிக்கப்படவில்லை.