Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Krotíme skryté magnety

Cesty k rychlejší, levnější a úspornější elektroniceRozhovor s Tomášem Jungwirthem
 |  3. 11. 2016
 |  Vesmír 95, 628, 2016/11

Zatímco tradiční elektronika využívá pouze náboj elektronu, spintronika pouští do hry i jeho spin. Už dnes její principy využíváme v pevných discích nebo v některých typech pamětí. Tomáš Jungwirth z Fyzikálního ústavu AV ČR hraje ve světové spintronice první ligu. Letos s kolegy představil antiferomagnetickou paměť pozoruhodných vlastností.1)

„Z teoretického hlediska jsou mimořádně zajímavé, ale nezdá se, že by měly nějaké praktické využití.“

To o antiferomagnetech prohlásil francouzský fyzik Louis Néel, který v roce 1970 obdržel Nobelovu cenu právě za objevy týkající se této zvláštní skupiny látek. Citát pochází z jeho nobelovské přednášky2) a nikdo se nad ním tehdy nepozastavil. Přesvědčení, že antiferomagnety nemohou být k ničemu dobré, bylo všeobecné. Až mnohem později fyzikové přišli na způsob, jak si je ochočit. A Tomáš Jungwirth se svými kolegy na tom má nezanedbatelný podíl.

Čím jsou antiferomagnety tak zajímavé, že si vysloužily Nobelovu cenu? — Jsou to magnetické materiály, ale jejich magnetismus se projevuje pouze uvnitř. Je to dáno uspořádáním spinů, tedy elementárních magnetických momentů jednotlivých elektronů, které si lze představit jako střelky miniaturních kompasů. Jejich směr určuje výsledný spin atomu. A zatímco v běžných feromagnetech jsou spiny atomů uspořádány všechny jedním směrem, v antiferomagnetech jsou sice také organizované, jejich směr není náhodný, ale jejich orientace se střídá – polovina míří jedním, polovina opačným směrem (obr. 1). Na makroskopické úrovni se proto vyruší a celkový magnetický moment antiferomagnetu je nulový.

Prof. Tomáš Jungwirth, Ph.D. (*1967)

Vystudoval fyziku na MFF Univerzity Karlovy v Praze. Na doktorátu pracoval ve Fyzikálním ústavu AV ČR a na Indianské univerzitě v USA, kde pokračoval jako postdok, následně působil i na Texaské univerzitě. Dnes je vedoucím oddělení spintroniky a nanoelektroniky Fyzikálního ústavu AV ČR , v. v. i., zároveň od roku 2004 působí jako profesor na Nottinghamské univerzitě. V roce 2002 získal Prémii Otto Wichterleho a v roce 2008 Akademickou prémii. Od roku 2009 je členem Učené společnosti ČR . V roce 2011 získal na svůj výzkum v oblasti spintroniky prestižní ERC grant. Je členem vládní Rady pro výzkum, vývoj a inovace a Vědecké rady ERC.

Proto si fyzikové mysleli, že antiferomagnety nelze jako paměťové médium využít? — Ano. Technologie magnetického zápisu je skoro stejně stará jako mechanický zápis, na jehož principu pracuje gramofon. Je tedy jasné, že musela vzejít z fyzikálních principů známých už v 19. století. Ty nám říkají, že když chceme na magnetické médium něco zapsat, musíme poslat proud cívkou. Ta začne indukovat magnetické pole, kterým můžeme ovlivnit permanentní magnet a zapsat do něj data v podobě nul a jedniček. A naopak permanentní magnet vytváří magnetické pole, které na cívce indukuje elektrický signál, a my jsme schopni data přečíst. Dnes už to sice umíme i bez cívky, ale stále potřebujeme, aby se každý element paměťového média, v němž je zapsán jeden bit, navenek choval jako jeden magnetický celek. A to antiferomagnety nesplňují.

Museli bychom tedy cívku omotat kolem jednotlivých atomů? — Nejen to. Ještě bychom ji museli u jednoho atomu namotat jedním směrem a u sousedního opačným, aby korespondovala s jejich spiny. Každá cela, v níž je zaznamenán jeden bit, má přitom řekněme milion až bilion atomů. Je to samozřejmě absurdní představa. Antiferomagnet je sice uspořádaný materiál, což znamená, že má paměť, protože v principu mohu všechny jeho momenty nasměrovat jedním nebo druhým směrem, ale v praxi se zdálo nemožné něco takového uskutečnit.

Nyní vidíte 19 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Fyzika
RUBRIKA: Rozhovor

O autorovi

Ondřej Vrtiška

Mgr. Ondřej Vrtiška (*1976) je původním vzděláním biolog se specializací na hydrobiologii (PřF UK), utekl z oborů žurnalistika a kulturní antropologie (obojí FSV UK). Od r. 2001 pracuje jako vědecký novinář, na téma „věda v médiích“ přednáší pro vědce i pro laickou veřejnost. Z úžasu nevycházející pozorovatel memetické vichřice. Občas napíná plachty, občas staví větrolam.
Vrtiška Ondřej

Doporučujeme

Jak si delfíni ucpávají uši

Jak si delfíni ucpávají uši audio

Jaroslav Petr  |  17. 12. 2017
Hluk v mořích a oceánech produkovaný člověkem ohrožuje kytovce. Může je dočasně ohlušit nebo jim trvale poškodit sluch. Nově objevený fenomén by...
Tajemná sůva šumavská

Tajemná sůva šumavská

Jan Andreska  |  17. 12. 2017
Byl vyhuben a vrátil se. Na Šumavu lidskou snahou a do Beskyd vlastním přičiněním. Puštík bělavý teď žije opět s námi, ale ohrožení trvá.
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné