Omvända magneter: ESS-forskare upptäcker nytt magnetiskt fenomen

För första gången har ett magnetiskt tillstånd upptäckts, där den grundläggande regeln för magnetism - att nord dras till syd, rött till vitt - inte håller. Tvärtom stöter motpolerna bort varandra, och lika poler dras till varandra. Fenomenet har upptäckts och beskrivits av ett forskningsteam lett av Dimitri Argyriou, forskningsdirektör på ESS, och har publicerats i Nature Materials. Upptäckten kan bidra till morgondagens IT-lösningar för dataminne och sensorer, som används i allt från telefoner till bilar.

Telefoner, bilar, TV-apparater och köksutrustning - allting har en liten dator, och alla kräver de minne för att lagra information. Utvecklingen mot allt mindre, smartare, snabbare och energisnålare datorer går allt fortare. I jakten på morgondagens minnesteknologi har forskare vid ESS i Lund upptäckt ett nytt magnetiskt fenomen.

Ingen vet vad framtidens teknik för dataminnen kommer att vara, men heta kandidater är så kallade multiferroiska material. Ett sådant material är terbiumferrit, som kan lagra data så att informationen kan skrivas elektriskt och läsas magnetiskt, vilket innebär mindre och snabbare minnen med mycket liten energiåtgång. De multiferroiska materialen kan bidra till utvecklingen av både datalagrings- och sensortekniken - men mycket forskning kvarstår innan teknologin är mogen för tillämpning.

Ett internationellt forskarlag lett av Dimitri Argyriou, forskningsdirektör vid ESS och professor vid Lunds universitet, har använt neutroner för att utforska terbiumferritets magnetiska egenskaper ner på atomär nivå. De upptäckte att atomerna ställer upp sig i ett nät av mikroskopiska domäner, som var och en beter sig som en liten magnet. Magneterna ligger dock inte alla i samma riktning: tvärtom. Nord ligger mot nord och syd mot syd, till skillnad från vad man förväntar sig av vanliga magneter. Forskarna förvånades också över att domänerna är stora (om än på mikroskopisk skala), med mycket skarpa avgränsningar från varandra.

- Jag hade väntat mig domäner kanske 30 gånger mindre än de vi ser, säger Dimitri Argyriou. Och domängränserna är förbluffande skarpa; jag har aldrig sett något likanande. Strukturen borde inte vara stabil - men likväl är den det.

Tillsammans med teoretiska fysiker vid Groningens universitet i Nederländerna, med professor Maxim Mostovoy i spetsen, fann de förklaringen. Den speciella mikroskopiska strukturen - de stora, skarpt avgränsade domänerna med motsatta magnetiska moment - kan förklaras av ett oväntat magnetiskt fenomen: attraktion mellan lika poler i de små magneterna. Rött mot rött, vitt mot vitt.

- Vår upptäckt har många implikationer, säger Maxim Mostovoy. Vi tror att den växelverkan vi ser mellan järn- och terbiumatomer kan användas till att ge oss mer flexibla multiferroiska material, som kan tillgodose våra ökande krav på snabb och smart teknik.

Upptäckten ger en försmak av de upptäckter som ESS, det kommande internationella forskningscentret som byggs utanför Lund, kan medföra.

- Utan neutroner hade denna upptäckt gått oss förbi, säger Dimitri Argyriou. Vi behöver kraftfullare neutronkällor för att kunna tränga djupt in i olika materials gömda tillstånd och plocka fram nya egenskaper, som vi har gjort här. När ESS står färdigt kommer vi att kunna hitta fler nya fenomen, dolda för oss idag. Detta är bara ett av många exempel på vad ESS kan hjälpa oss upptäcka, inte bara inom magnetiska material utan också inom många andra områden av vetenskap och teknik.

För mer information, kontakta:

Dimitri Argyriou, ESS forskningsdirektör. E-mail dimitri.argyriou@esss.se, Tel. +46-(0)46-888 30 32

Marianne Ekdahl, press- och publicaffairsansvarig. E-mail marianne.ekdahl@esss.se, Tel. +46-(0)46-888 30 66

FAKTA OM ESS:

European Spallation Source – en världsledande anläggning för materialforskning och livsvetenskaper

European Spallation Source (ESS) kommer att bli en flervetenskaplig forskningsanläggning baserad på världens mest kraftfulla neutronkälla. ESS kan liknas vid ett stort mikroskop, där man använder neutroner istället för ljus för att studera olika material – från plaster och läkemedel till motorer och molekyler – för att förstå hur det är uppbyggt och hur det fungerar. ESS kommer att bli upp till 100 gånger bättre än liknande anläggningar, och öppna nya möjligheter för forskare inom hälso-, miljö-, energi-, klimat-, transport- och ingenjörsvetenskap, läkemedel samt arkeologi.

ESS är ett europeiskt forskningsprojekt, som ska byggas i Lund. Minst 17 länder kommer att samarbeta för att konstruera, finansiera, bygga och driva ESS-anläggningen. Partnerländerna är idag: Sverige, Danmark, Spanien, Estland, Frankrike, Island, Italien, Lettland, Litauen, Nederländerna, Norge, Polen, Schweiz, Storbritannien, Tjeckien, Tyskland, Ungern.

European Spallation Source AB är ett statligt bolag, idag ägt av värdländerna Sverige och Danmark. ESS AB arbetar idag huvudsakligen med projektering och teknisk design i samarbete med svenska och utländska universitet och laboratorier. Konstruktionen av ESS beräknas starta 2013, anläggningen beräknas kunna öppna 2019 och vara i full drift till 2025. ESS kommer att besökas av 2-3000 europeiska forskare per år.

Taggar: