Группа учёных из Японии впервые экспериментально подтвердила проявление альтермагнетизма в тонких плёнках диоксида рутения. Явление альтермагнетизма впервые наблюдалось лишь около года назад, и новая работа стала одним из первых шагов на пути к созданию новых типов накопителей на основе магнитной записи. Не исключено, что пройдёт не так уж много времени, и жёсткие диски, а также память MRAM больше не будут прежними.

72 полёта над Марсом: как Ingenuity пережил зиму, сбои и собственную миссию

Компьютер месяца — май 2026 года

Обзор Intel Core Ultra 5 250K Plus, или Как Arrow Lake превратился в «топ за свои деньги»

От Ryzen 7 1800X до Ryzen 7 9850X3D: девять лет эволюции AMD в одном тесте

Линия защиты: обзор виртуальных машин и песочниц для Android

Обзор Apple MacBook Neo: удивительно хороший ноутбук с процессором от iPhone

Обзор Intel Core Ultra 7 270K Plus — лучший Arrow Lake за полцены

Выбираем лучший игровой ноутбук до 100 000 рублей: сравнительное тестирование 7 интересных моделей

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews

Открытие сделано исследователями из Национального института материаловедения (NIMS), Токийского университета (University of Tokyo), Киотского института технологии (Kyoto Institute of Technology) и Тохокуского университета (Tohoku University). Оно основано на точном эпитаксиальном выращивании плёнок RuO₂ (диоксида рутения) на подложках Al₂O₃ (оксида алюминия), что позволило наблюдать уникальные спиновые свойства материала. Результаты согласуются с теоретическими расчётами и были получены с помощью передовых методов анализа, включая рентгеновскую дифракцию и магнитный линейный дихроизм.

Альтермагнетизм представляет собой третий фундаментальный тип магнетизма, сочетающий преимущества ферромагнетиков и антиферромагнетиков. В отличие от ферромагнетиков (например, железа), альтермагнетики не обладают чистой намагниченностью и устойчивы к внешним магнитным полям, что снижает вероятность ошибок в устройствах памяти. Если сравнивать их с антиферромагнетиками, то у альтермагнетиков спиновые состояния электронов более выражены, что облегчает их считывание, а также управление ими (запись, стирание). Проще — значит с меньшими энергозатратами, что в свете растущего энергопотребления ЦОД крайне важно.

Прорыв японских учёных открывает путь к созданию принципиально новых запоминающих устройств. На основе альтермагнитных материалов, таких как RuO₂, можно разрабатывать более быстрые, энергоэффективные и энергонезависимые аналоги MRAM (магниторезистивной памяти с произвольным доступом), а также улучшенные версии SSD и HDD. Такие устройства будут потреблять меньше энергии, работать быстрее, обладать повышенной устойчивостью к радиации и перепадам температур. Это особенно актуально для дата-центров и ускорителей искусственного интеллекта, где объёмы данных и требования к производительности растут экспоненциально.

Хотя технология пока находится на стадии лабораторных исследований, её потенциал огромен. Коммерческая реализация потребует ещё нескольких лет исследований, но открытие уже признано важным шагом к новой эре спинтронных вычислений и хранения информации.

Явление магнетизма широко используется в электронике и запоминающих устройствах. Оба направления привлекают внимание большого круга учёных своей высочайшей практической ценностью. Очевидно, что границы возможностей и применяемых материалов постоянно нуждаются в расширении. Прорыв смогли совершить японские учёные, обнаружив уникальные магнитные свойства у материалов, которые, как считалось, не должны были их проявлять.

Обзор Intel Core Ultra 5 250K Plus, или Как Arrow Lake превратился в «топ за свои деньги»

Выбираем лучший игровой ноутбук до 100 000 рублей: сравнительное тестирование 7 интересных моделей

Линия защиты: обзор виртуальных машин и песочниц для Android

От Ryzen 7 1800X до Ryzen 7 9850X3D: девять лет эволюции AMD в одном тесте

72 полёта над Марсом: как Ingenuity пережил зиму, сбои и собственную миссию

Обзор Intel Core Ultra 7 270K Plus — лучший Arrow Lake за полцены

Компьютер месяца — май 2026 года

Обзор Apple MacBook Neo: удивительно хороший ноутбук с процессором от iPhone

Поиск взаимодействия между антиферромагнетизмом, зонной топологией и сильными электронными взаимодействиями. Источник изображения: Ray et al 2025

Магнитные материалы в лице ферромагнетиков с упорядоченными спинами электронов способны демонстрировать аномальный эффект Холла. Обычный эффект Холла возникает во внешнем магнитном поле при пропускании тока через магнитный образец. В случае аномального эффекта Холла поле в образце (разность потенциалов на его концах или напряжение) возникает в магнитном материале даже без внешнего магнитного поля.

Подобного явления никто не ожидал в случае антиферромагнетиков. Спины в таких материалах неупорядочены и компенсируют друг друга при противоположной ориентации. Однако даже в антиферромагнетиках были обнаружены признаки аномального эффекта Холла. Это означает, что в качестве магнитной памяти может использоваться новый класс материалов со своими уникальными свойствами, что потенциально обещает улучшение характеристик запоминающих устройств. Теперь необходимо тщательно разобраться в этом явлении и подвести фундаментальную научную базу — именно этим и занялись учёные из Японии.

«Ранее уже сообщалось об аномальном эффекте Холла, возникающем в определённом классе коллинеарных антиферромагнетиков, — говорят исследователи. — Однако наблюдаемые сигналы были чрезвычайно слабыми. Выявление аномального эффекта Холла без намагниченности представляло большой научный и технологический интерес».

«Одной из главных задач нашего исследовательского проекта было создание последовательной научной картины на основе наших наблюдений, — заявляют авторы новой работы. — Каждый шаг требовал тщательной интерпретации, особенно из-за структурных нарушений, характерных для систем дихалькогенидов переходных металлов (TMD)».

Учёные использовали семейство материалов под названием дихалькогениды переходных металлов в качестве двумерных строительных блоков. Вставляя магнитные ионы между атомными слоями, исследователи могли управлять движением и взаимодействием электронов. Модифицированная до трёхмерного состояния структура продемонстрировала новое поведение, невозможное в двумерной форме. Только после этого исследователям удалось измерить аномальный эффект Холла в широком диапазоне температур и магнитных полей.

Кроме того, учёные из США предоставили доказательства в виде микроскопических изображений образцов, подтверждающих коллинеарную антиферромагнитную структуру материала. Затем результаты были сопоставлены с теоретическим анализом и расчётами, выполненными группой учёных из Токийского университета.

Полученные результаты стали первым убедительным экспериментальным доказательством аномального эффекта Холла, наблюдаемого в коллинеарных антиферромагнетиках. Поскольку традиционно считается, что аномальный эффект Холла связан с намагниченностью, его обнаружение в подобных материалах указывает на явления, выходящие за рамки стандартного понимания. Исследователи предполагают, что это связано с уникальной структурой электронных зон материала, которая вызывает появление так называемого «виртуального магнитного поля» и усиливает аномальный эффект Холла в отсутствие намагниченности. Работа будет продолжена, поскольку полного понимания физики этого процесса пока не достигнуто.

Теоретически предсказанное явление альтермагнетизма (altermagnetism) впервые получило подтверждение в научном эксперименте. Международная группа учёных наблюдала магнитный вихрь в материале, который никогда не проявлял магнитных свойств. Таких материалов может быть сотни, и это — возможность тысячекратно уплотнить магнитную запись данных и совершить новый прорыв в вычислениях.

Компьютер месяца — май 2026 года

72 полёта над Марсом: как Ingenuity пережил зиму, сбои и собственную миссию

Линия защиты: обзор виртуальных машин и песочниц для Android

Выбираем лучший игровой ноутбук до 100 000 рублей: сравнительное тестирование 7 интересных моделей

От Ryzen 7 1800X до Ryzen 7 9850X3D: девять лет эволюции AMD в одном тесте

Обзор Intel Core Ultra 7 270K Plus — лучший Arrow Lake за полцены

Обзор Intel Core Ultra 5 250K Plus, или Как Arrow Lake превратился в «топ за свои деньги»

Обзор Apple MacBook Neo: удивительно хороший ноутбук с процессором от iPhone

Источник изображения: Oliver Amin/University of Nottingham

Альтермагнетики сочетают в себе — в едином материале — полезные свойства ферромагнетиков и антиферромагнетиков. Они потенциально могут привести к тысячекратному увеличению быстродействия микроэлектронных компонентов и цифровой памяти, будучи при этом более надёжными и энергоэффективными. Это третий класс магнетизма, который до этого года существовал лишь в моделях.

Старший научный сотрудник Оливер Амин (Oliver Amin), возглавлявший эксперимент и являющийся соавтором исследования, сказал: «Наша экспериментальная работа обеспечила связь между теоретическими концепциями и реализацией в реальной жизни, что, как мы надеемся, откроет путь к разработке альтернативных магнитных материалов для практического применения».

Магнитные свойства материала зависят от ориентации спина его электронов. В ферромагнитных материалах, таких как железо, которые обладают сильной реакцией на магнитные поля, спины всех электроны выровнены в одном направлении. В антиферромагнетике, в случае другого типа магнетизма, спины соседних электронов направлены в противоположных направлениях и, следовательно, нейтрализуют друг друга, поэтому материал в целом не реагирует на внешнее поле. В случае нового типа магнетизма спины электронов на соседних позициях также разнонаправлены, но эти направления постоянно и симметрично поворачиваются.

Новое экспериментальное исследование было проведено на международной установке MAX IV в Швеции. Это ускоритель электронов или синхротрон, который генерирует рентгеновские лучи. Рентгеновские лучи направляются на магнитный материал, и электроны, испускаемые поверхностью образца, регистрируются с помощью специального микроскопа. Это позволяет получить изображение магнетизма в материале с разрешением вплоть до наноразмерных. В образце теллурида марганца — на его поверхности — учёные обнаружили циркулирующие магнитных вихри, которые укладываются в теоретические предсказания по альтермагнетизму.

Теллурид марганца, вероятно, не подойдёт для промышленного применения явления, хотя другой немагнитный полупроводник — антимонид хрома — вполне может им стать. Физики предсказывают, что более 100 соединений будут проявлять немагнитное поведение. За последний год опубликовано около 200 работ по альтермагнетизму, что говорит об интересе и нужде в новой и более плотной технологии записи данных. С такой активностью учёных нельзя исключать, что уже через 10 лет альтермагнетизм заявит о себе в виде коммерческого продукта. А вдруг?