وجد العلماء طريقة مدهشة للتأثير على خصائص تخزين المعلومات في السبائك المعدنية.
في بعض الأحيان يمكن العثور على الاكتشافات العلمية من خلال مسارات مدهشة و مفاجئة. وقد أثبت هذا الأمر وجود مادة سبائك الكوبالت والحديد الموجودة عادة في محركات الأقراص الصلبة.
كما ورد في عدد حديث من Physical Review Letters ، قام باحثون من الولايات المتحدة الأمريكية من مختبر أرغون الوطني التابع لوزارة الطاقة ، إلى جانب جامعة أوكلاند في ميشيجان وجامعة فودان في الصين ، تأثيرًا كمًا مفاجئًا في هذه السبائك.
ويشمل التأثير القدرة على التحكم في اتجاه دوران الإلكترون ، ويمكن أن يسمح للعلماء بتطوير مواد أكثر قوة وكفاءة في استخدام الطاقة لتخزين المعلومات. عن طريق تغيير اتجاه دوران الإلكترون إلى مادة ، تمكن الباحثون من تغيير حالتهم المغناطيسية. يسمح هذا التحكم الأكبر في المغنطة بتخزين مزيد من المعلومات واسترجاعها في مساحة أصغر. قد يؤدي التحكم الأكبر أيضًا إلى تطبيقات إضافية ، مثل المحركات الكهربائية الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة والمولدات والمحامل المغناطيسية.
تم اكتشاف تأثير الباحثين باستخدام “التخميد” ، حيث يتحكم اتجاه دوران الإلكترون في كيفية تبديد المادة للطاقة. وقال عالم المواد في أرغون أولي هاينونين ، مؤلف الدراسة: “عندما تقود سيارتك إلى طريق سريع مسطح بدون ريح ، فإن الطاقة المتباعدة من السحب هي نفسها بصرف النظر عن الاتجاه الذي تسافر إليه“. “بالتأثير الذي اكتشفناه ، يبدو الأمر وكأن سيارتك تواجه مزيدًا من السحب إذا كنت مسافرًا من الشمال إلى الجنوب مما لو كنت مسافرًا من الشرق إلى الغرب.”
“من الناحية الفنية ، اكتشفنا تأثيرًا محتملاً من التخميد المغنطيسي في طبقات نانوية من سبائك الحديد والكوبالت المطلية على جانب من ركيزة أكسيد المغنيسيوم” ، أضاف أكسيل هوفمان ، عالم مواد أرغون ، مؤلف آخر للدراسة. “بالتحكم في دوران الإلكترون ، يفرض التخميد المغناطيسي معدل تبديد الطاقة ، والتحكم في جوانب التمغنط.”
أثبت اكتشاف الفريق أنه مفاجئ بشكل خاص لأن سبائك الكوبالت والحديد قد استخدمت على نطاق واسع في تطبيقات مثل الأقراص الصلبة المغناطيسية لسنوات عديدة ، وتم التحقق من خصائصها بدقة. كانت الحكمة التقليدية أن هذه المادة لم يكن لديها اتجاه مفضل لتدور الإلكترون وبالتالي جذب.
ومع ذلك ، في الماضي ، أعد العلماء السبائك لاستخدامها من خلال “تحميصها” في درجة حرارة عالية ، والتي تأمر بترتيب ذرات الكوبالت والحديد في شبكة منتظمة ، مما يلغي التأثير الاتجاهي. لاحظ الفريق التأثير من خلال فحص سبائك الحديد والكوبالت غير المطلية ، والتي يمكن أن تحتل فيها ذرات الكوبالت والحديد مواقع بعضهما البعض بشكل عشوائي.
كان الفريق أيضًا قادرًا على شرح الفيزياء الأساسية. في بنية بلورية ، تجلس الذرات عادة على فترات منتظمة تمامًا بترتيب متماثل. في التركيب البلوري لبعض السبائك ، هناك اختلافات طفيفة في الفصل بين الذرات التي يمكن إزالتها من خلال عملية الخبز ؛ تبقى هذه الاختلافات في مادة “غير مخبوز”.
ويؤدي الضغط على مثل هذه المادة على المستوى الذري إلى تغيير فصل الذرات ، مما يؤدي إلى تفاعلات مختلفة بين الدوران الذري في البيئة البلورية. يشرح هذا الاختلاف كيف يكون تأثير التخميد على المغنطة كبيرًا في بعض الاتجاهات ، وصغيرًا في الاتجاهات الأخرى.
والنتيجة هي أن التشوهات الصغيرة للغاية في الترتيب الذري داخل الهيكل البلوري لسبائك الحديد والكوبالت لها آثار كبيرة على تأثير التخميد. أجرى الفريق عمليات حسابية في مرفق أرغون للحوسبة القيادية ، وهو مرفق لمستخدمي مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة ، والذي أكد ملاحظاتهم التجريبية.
عن مختبر أرغون الوطني.
