కొత్త రకమైన అయస్కాంతం గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద పనిచేస్తుంది
ఎలక్ట్రాన్లు ఆవేశాన్ని మోస్తాయి, కానీ స్పిన్‌ను కూడా మోస్తాయి, అది “పైకి” లేదా “కిందికి” చూపే ఒక చిన్న అంతర్నిర్మిత అయస్కాంతం. స్పింట్రానిక్స్ సమాచారాన్ని నిల్వ చేయడానికి, ప్రాసెస్ చేయడానికి ఆ స్పిన్‌ను ఉపయోగించాలని లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది. ఇటీవలి సంవత్సరాల్లో, భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఒక అద్భుతమైన గుణం ఉన్న అయస్కాంత పదార్థాలను కనుగొన్నారు: వాటికి మొత్తంగా అయస్కాంతీకరణ ఉండదు, అయినా వాటి ఎలక్ట్రాన్ల శక్తి వాటి స్పిన్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది, అవి కదిలే దిశతో మారే విధంగా. ఈ “స్పిన్ విభజన” సాపేక్ష ప్రభావాలపై ఆధారపడదు, అందుకే అది పెద్దది.
ఆల్టర్‌మ్యాగ్నెట్లు (altermagnets) అనే వీటిలో కొన్ని పదార్థాల్లో నమూనా సౌష్ఠవంగా ఉంటుంది: ఒక దిశలో కదిలే ఎలక్ట్రాన్, వ్యతిరేక దిశలో కదిలే ఎలక్ట్రాన్ ఒకే స్పిన్‌ను చూస్తాయి. p-తరంగ అయస్కాంతాల్లో దానికి విరుద్ధం: కదలిక దిశను తిప్పితే స్పిన్ కూడా తిరగబడుతుంది. ఇప్పటివరకు నివేదించిన p-తరంగ అయస్కాంతాలు ద్రవ నైట్రోజన్ ఉష్ణోగ్రత కంటే కింద మాత్రమే పనిచేశాయి.
సుపరిచిత స్ఫటికంలో దాగిన సర్పిలం
షాంఘైలోని ఫుడాన్ విశ్వవిద్యాలయం, డ్రెస్డెన్‌లోని రెండు మాక్స్ ప్లాంక్ సంస్థలు, చైనా, చెక్ రిపబ్లిక్‌లోని ఇతర సంస్థలకు చెందిన కైవెన్ షెన్ (Kaiwen Shen), షియాంజే చెన్ (Xianzhe Chen), లిబోర్ ష్మెయ్‌కల్ (Libor Šmejkal), సహచరులు బిస్మత్ ఫెర్రైట్ (BiFeO₃) వైపు మళ్లారు. అత్యంత బాగా అధ్యయనం చేసిన “మల్టీఫెర్రోయిక్స్”లో ఇది ఒకటి, అంటే అయస్కాంత, ఫెర్రోఎలక్ట్రిక్ రెండూ అయిన పదార్థాలు — వాటిలో అంతర్నిర్మిత విద్యుత్ ధ్రువణం ఉంటుంది. ఇది సుమారు 640 కెల్విన్ (గది ఉష్ణోగ్రత కంటే చాలా ఎక్కువ) వరకు అయస్కాంతపరంగా క్రమబద్ధంగా, 1,100 కెల్విన్ వరకు ఫెర్రోఎలక్ట్రిక్‌గా ఉంటుంది.
దాని లోపల, ఇనుప పరమాణువుల అయస్కాంత భ్రామకాలు ఒకే వరుసలో ఉండవు: అవి సైక్లాయిడ్ అనే ఒక సర్పిలం వెంట అడుగడుగునా తిరుగుతాయి. ఈ సర్పిలం తనంతట తానే p-తరంగ అయస్కాంతత్వాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుందని బృందం చూపిస్తుంది — ఈ యంత్రాంగం గతంలో విస్మరించబడిందని వారు వర్ణిస్తారు.
సిద్ధాంతం, తర్వాత లేజర్
- స్ఫటికపు ఎలక్ట్రాన్ల గణనలు ఒక స్పష్టమైన p-తరంగ స్పిన్ నమూనాను చూపిస్తాయి, సుమారు 100 మిల్లీఎలక్ట్రాన్‌వోల్ట్‌ల స్పిన్ విభజనతో. సాపేక్ష ప్రభావాలను జోడించినా అది దాదాపు మారదు: ప్రభావం అయస్కాంత క్రమం నుంచే వస్తుంది.
- సర్పిలం వ్యతిరేక దిశలో తిరిగినప్పుడు — కుడిచేతికి బదులు ఎడమచేతి — స్పిన్ నమూనా తిరగబడుతుంది.
- ప్రయోగశాలలో, వారు బిస్మత్ ఫెర్రైట్ యొక్క 100 నానోమీటర్ల పొర‌ను పెంచి, వజ్రపు కొన ఉన్న ఒక క్వాంటం సెన్సార్‌తో దాని అయస్కాంత సర్పిలాన్ని చిత్రీకరించారు.
- స్పిన్లను చదవడానికి, వారు పొరపై వృత్తాకారంగా ధ్రువీకరించిన లేజర్‌ను ప్రకాశింపజేశారు. ఒక దిశలో తిరిగే కాంతి ఒక స్పిన్ ఉన్న ఎలక్ట్రాన్లను మరో దాని కంటే ఎక్కువగా ఉత్తేజపరుస్తుంది, స్పిన్ దిశను అనుసరించే గుర్తు ఉన్న ఒక చిన్న విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. వారు నమూనాను తిప్పుతుండగా, p-తరంగ స్పిన్ ధ్రువణానికి అంచనా వేసిన దిశలో సరిగ్గా ప్రవాహం గరిష్ఠానికి చేరింది. ఈ కొలతలన్నీ బహిరంగ గాలిలో, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద చేయబడ్డాయి.
వోల్టేజ్‌తో స్పిన్లను తిప్పడం
కీలక లక్షణం: బిస్మత్ ఫెర్రైట్‌లో, సర్పిలం యొక్క చేతి దిశ విద్యుత్ ధ్రువణంతో తాళం వేయబడి ఉంటుంది. ఒకదాన్ని తిప్పితే, మరొకటి అనుసరిస్తుంది.
బృందం పొర అంతటా సుమారు సెంటీమీటరుకు 300 కిలోవోల్ట్‌ల విద్యుత్ స్పందనాలను ప్రయోగించింది. ధ్రువణం తిరిగింది, సర్పిలం చేతి దిశ మారింది, లేజర్ ప్రేరిత ప్రవాహం గుర్తు మార్చుకుంది: ఒక స్పందనం తర్వాత ధనాత్మకం, వ్యతిరేక స్పందనం తర్వాత ఋణాత్మకం. ప్రయోగించిన క్షేత్రానికి వ్యతిరేకంగా గీస్తే, ప్రవాహం స్ఫటిక ధ్రువణ మార్పిడితో సరిపోలే ఒక హిస్టెరిసిస్ వలయాన్ని గీసింది. ఈ మార్పు ఉత్క్రమణీయమైనది, స్పందనం తర్వాత కూడా అలాగే నిలిచి ఉంటుంది.
విద్యుత్ స్పందనాలు ధ్రువణాన్ని, సర్పిలం చేతి దిశను తిప్పుతాయి (a); పరికరం (b); స్పిన్ ప్రవాహం గుర్తు తిరగబడుతుంది (c), విద్యుత్ క్షేత్రానికి వ్యతిరేకంగా ఒక హిస్టెరిసిస్ వలయాన్ని అనుసరిస్తుంది (d). — చిత్రం 3, Shen et al. (2026), arXiv:2610.12892.
చలి నుంచి బల్లపైకి
రచయితలు దీన్ని గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద వోల్టేజ్‌తో నియంత్రించబడే, బేసి-సమతా (odd-parity) స్పిన్ విభజన ఉన్న అయస్కాంతంగా ప్రదర్శిస్తారు, తక్కువ శక్తిని వినియోగించే స్పింట్రానిక్ పరికరాల వైపు ఒక మార్గంగా చూస్తారు. ఫలితాలు ప్రయోగశాలలోని సన్నని పొరల నుంచి వచ్చాయి; కొలిచిన సంకేతాన్ని మార్చడం మినహా ఏ పరికరమూ ఇంకా ప్రదర్శించబడలేదు.