磁石は決して沈黙しません。口がきけないように見えても、彼は常に周囲に「話しかけ」ています。これは磁場を通じて行われます。周囲に広がる一種の目に見えないエコーが電子を押し出し、他の物質に干渉し、触れるものすべてにその痕跡を残します。それはある意味、彼らのノイズなのです。 そして 1 世紀以上にわたり、そのノイズは磁気と切り離せないものでした。今まで。
基礎物理学の話をすれば、磁石は無数の電子が並んだものにすぎません。それぞれの電子は小さなコンパス (小さな磁気双極子) のように機能し、それらの多くが同じ方向を向くと、 材料は巨視的な磁場を獲得します。その磁場は、磁石がペーパークリップを引き寄せたり、針をそらしたときに感じるものです。
鉄などの最も一般的な材料では、これらの磁気モーメントが加算されます。強化されています。その結果、強力なフィールドが生成され、その効果が目に見えてわかります。しかし、その分野には代償が伴います。 それは私たちが望むものだけでなく、私たちの周りのすべてのものに作用するからです。 それは干渉を生成し、信号を歪め、電子機器の小型化を制限します。文字通り磁気ノイズです。
今日のエレクトロニクスでは、その「ノイズ」が大きな障害となっています。新興技術 (特に電子の電荷の代わりに電子のスピンを使用するスピントロニクス) には磁性材料が必要です。例としては、 MRAM メモリ。データは蓄積された電気としてではなく、小さな安定した磁気の向きとして保存されます。 つまり、「思い出す」のにエネルギーを必要としない情報です。しかし、それらの材料が近接して配置されたときに相互に干渉しないことも必要です。 そして、矛盾が生じます。磁石が必要です…磁石のようには機能しないのです。秘訣: エコーをキャンセルする
Kasper Steen Pedersen 率いるデンマーク工科大学のチームによって開発された新素材は、いわゆる補償付きフェリマネという非常に珍しいカテゴリーに属します。これらの物質の中には磁性がまだ存在しています。強く、秩序があり、安定しています。しかし 磁気モーメント、つまり電子の小さな「矢印」は、すべて同じ方向を向いているわけではありません。 他の人たちとは逆の方向にそれを行う人もいます。そしてそうすることで、それらは互いに打ち消し合います。
その結果は驚くべきものでした。材料は堅牢な内部磁性構造を保持しています…しかし 磁場をほとんど外部に放出しません。これは一種のノイズキャンセリングです…この場合のみ、「ノイズ」は磁気を帯びます。
「我々は現在、非常に秩序だった磁性構造を持つ材料を手に入れましたが、通常エレクトロニクスで問題を引き起こす磁場がありません。これにより、まったく新しいレベルの制御が可能になります。」とペダーセン氏は声明で述べています。 「分子材料に磁性を組み込むと、化学を利用して磁気特性と電子特性の両方を調整できます。」 そしてそのニュアンスがすべてを変えます。
なぜなら、大きな問題の一つが、 磁性材料は容易に「共存」できないということです。狭いスペースに多数を配置すると、それらのフィールドが重なって干渉し、エラーが発生します。しかし、そのフィールドが消えれば、彼らはさらに近づくことができます。それは密度と効率の向上を意味します。
「目に見えない」磁気のアイデアはまったく新しいものではないことに注意してください。たとえば、反強磁性体はすでに次のような動作を示しています。 内部磁気秩序はあるが、検出可能な外部磁場はない。しかし、『Nature Chemistry』誌の研究で記載されたこの新素材は、さらに一歩進んだものです。
これらのシステムの多くとは異なり、この材料は室温で制御可能な化学構造でその挙動を維持するため、技術的により有用になります。さらに、分子 (有機金属) ネットワークに基づいているため、さらに興味深いものへの扉が開かれます。 磁気を化学のように設計し、調整やプログラムを容易にします。
したがって、この発見が示唆するのはパラダイムシフトです。何十年にもわたって、より強力な磁石を作成することが目標でした。もっと強烈に。その効果がより顕著に表れます。ペダーセン氏のチームの前進は逆の方向、つまり磁石が静かに仕事をするというものである。 スピントロニクスなどの分野では、これにより、より高速で、よりエネルギー効率が高く、よりコンパクトなデバイスが実現される可能性があります。
