هل تخيّلت يوماً أنَّ هناك أشكالاً مُختلفة للمغناطيسية؟ 🚀 فريق من العلماء السويديّين يُحدّثنا عن اكتشاف مُذهل! لقد أظهروا سيطرةً على نوعٍ جديدٍ من المغناطيسية، مما يُتيح لنا طرقاً جديدةً لاستكشاف ظاهرةٍ ذات إمكاناتٍ هائلةٍ لتحسين الإلكترونيات، من تخزين الذاكرة إلى كفاءة الطاقة!

باستخدام جهازٍ مُعقّدٍ يُسرّع الإلكترونات إلى سرعاتٍ هائلة، قاموا بتسليط شعاعٍ من الأشعة السينية ذات استقطابات مختلفة على رقاقةٍ رقيقةٍ جداً من تلوريد المنجنيز. ساعد هذا في الكشف عن تغيّراتٍ على مستوى النانو تعكس نشاطاً مغناطيسيّاً غير مسبوق. 😲

تخيلوا قطعةً من الحديد، كيف نُغيّر من خصائصها المغناطيسية؟ ⚙️ لِتحويل قطعةٍ بسيطةٍ من الحديد إلى شيءٍ أكثر مغناطيسية، علينا ترتيب الجسيمات المكونة لها بحيث تتوافق الإلكترونات غير المتزاوجة وفقاً لخاصيةٍ تُعرف باسم الدوران. كما دوران الكرة، فإن لهذه الخاصية الكمومية للجسيمات دفعاً زاوياً. ولكن هذا الدفع لا يأتي إلا في إحدي اتجاهين: “أعلى” أو “أسفل”.

في المواد غير المغناطيسية، تأتي هذه الخاصية كزوجٍ من الاتجاهين، يلغي كل منهما الآخر. لكن في المواد مثل الحديد والنيكل والكوبالت، يمكن للإلكترونات المنفردة أن تتحدّ قوىً في طريقةٍ غير عادية حقاً. ✨

يمكن لترتيب الدورات المنعزلة أن ينتج عنه قوةٌ مُبالغ فيها من “شمال-جنوب” نستطيع استخدامها لرفع مُقاطع الورق أو لصق رسومات الأطفال على أبواب الثلاجات! 🤯

بناءً على هذا المنطق، فإن تشجيع الإلكترونات غير المُتزوجة على ترتيب أنفسهم بحيث يلغي بعضها الآخر تمامًا التوجهات القائمة على الدوران يمكن اعتباره شكلاً من أشكال المغناطيسية – مجرد شكلٍ مملّ إلى حدٍ ما يبدو خاملاً تمامًا من بعيد. لكن هذا الاكتشاف له إمكانات تحويلية في عالم الإلكترونيات!

يُعرف هذا النمط باسم المغناطيسية المضادة، وهي ظاهرةٌ تم تخمينها وتجريبها على مدى قرن تقريبًا. 🤩

يُمثّل الاكتشاف الأخير تكويناً ثالثاً مثيراً للاهتمام للجسيمات في المواد المغناطيسية، يُطلق عليه المغناطيسية المتغيرة. تُرتب الجسيمات بطريقةٍ تلغي بعضها بعضاً مثل المغناطيسية المضادة، إلا أنها تدور بما يكفي للسماح بالقوى المحصورة على مستوى النانو – ليس بما يكفي لثبيت قائمة التسوق على ثلاجتك، ولكن بخصائصٍ منفصلة يسعى المهندسون إلى التحكم بها لتخزين البيانات أو توجيه الطاقة. 💡

يشرح الفيزيائي بجامعة نوتنغهام بيتر وادلي قائلاً: “تتكون المغناطيسيات البديلة من لحظاتٍ مغناطيسيةٍ تشير بشكل متعاكسٍ مع جيرانها، ومع ذلك، يتم تدوير كلّ جزءٍ من البلورة التي تستضيف هذه اللحظات الصغيرة فيما يتعلقّ بجيرانها. هذا يشبه المغناطيسية المضادة مع دوران! لكن هذا الاختلاف الطفيف له تداعيات هائلة.”

أكدت التجارب وجود هذا النوع الجديد من المغناطيسية “البديلة”. أظهر وادلي وزملاؤه أن طبقةً من تيلوريد المنجنيز يمكن تشويهها بطرقٍ تُنشئ عمداً دواماتٍ مغناطيسيةً مُتميزةً على سطح رقاقة. استخدموا السynchrotron المُنتج للأشعة السينية في مختبر MAX IV في السويد لتصوير المادة، لم يُظهروا فقط تصوراً واضحاً للمغناطيسية البديلة في العمل، بل أظهروا أيضاً كيفية التحكّم بها.

يقول الفيزيائي من جامعة نوتنغهام أوليفر أمين: “لقد وفر عملنا التجريبي جسراً بين المفاهيم النظرية وتحقيق الحياة الواقعية، والذي يُضيء، نتمنى، طريقاً لتطوير موادٍ مُقنطةٍ مُغيرة للمجالات التطبيقية العملية.”

المصدر: رابط المقال الأصلي