Selama hampir satu abad, buku teks fisika telah menarik garis yang jelas: material bersifat ferromagnetik, di mana spin elektron semuanya menunjuk ke arah yang sama dan menghasilkan medan magnet yang familiar, atau antiferromagnetik, di mana spin tetangga saling membatalkan dan material tidak menunjukkan magnetisasi keseluruhan. Kerangka dua-kotak itu bertahan selama hampir sembilan puluh tahun.
Sekarang tim yang dipimpin oleh Laboratorium Percepatan Nasional SLAC Departemen Energi AS, bekerja sama dengan European Synchrotron Radiation Facility di Prancis, telah menerbitkan apa yang disebut bukti konklusif untuk jenis ketiga. Dilaporkan di Science, karya tersebut memberi nama altermagnetisme pada fase magnetik yang hingga saat ini sebagian besar hanya ada dalam teori.
Material di pusat cerita adalah mangan tellurida, atau MnTe. Selama puluhan tahun ia nyaman berada di laci antiferromagnet. Menurut aturan lama, spinnya seharusnya bergantian atas-bawah-atas-bawah dan menjumlahkan nol. Namun ia juga menampilkan sifat yang lama dianggap ferromagnetik: kemampuan membawa arus spin, memindahkan informasi melalui spin elektron bukan muatan listrik.
Petunjuk yang menentukan adalah kiralitas. Bayangkan tangan tangga spiral atau sekrup, sesuatu yang tidak dapat ditumpangkan pada bayangan cerminnya. Para peneliti berhipotesis bahwa MnTe menyembunyikan asimetri jenis ini persis dalam struktur magnetiknya, dan bahwa belitan itulah tanda yang memisahkan altermagnet dari antiferromagnet biasa.
Untuk mengujinya, mereka membawa sampel ke beamline ID32 di ESRF dan menyinari dengan sinar-X berpolarisasi sirkular. Triknya elegan: material kiral memantulkan cahaya berpolarisasi kiri dan kanan secara berbeda, sedangkan material non-kiral memperlakukannya sama. Tim menemukan sinyal kiral yang jelas di mana antiferromagnet konvensional seharusnya tidak menunjukkan apa pun.
Ini bukan pengukuran menit terakhir. Penulis utama Daniel Jost mencatat eksperimen pertama selesai pada 2024 dan diulang awal 2025 dengan hasil identik. Reproduksi seperti itu selama lebih dari setahun yang membuat klaim dapat bertahan. Ko-penulis Rachel Nickel, yang membantu merancang dan menjalankan eksperimen di ESRF, menyebut kecepatan konfirmasi itu luar biasa.
Lalu apa yang membuat jenis ketiga ini istimewa? Geometri kristal. Sebuah altermagnet tetap memiliki spin bergantian dan tidak ada magnetisasi bersih, tetapi kisi yang mengelilingi spin atas berputar relatif terhadap kisi di sekitar spin bawah. Belitan halus itu memecahkan simetri dan mengubah perilaku elektron, menggabungkan keuntungan kedua kelas lama.
Itulah mengapa para insinyur tertarik. Ferromagnetik mudah terganggu oleh medan magnet eksternal, sedangkan antiferromagnetik begitu diam sehingga sulit dibaca dan buruk dalam menggerakkan arus spin. Sebuah altermagnet menggabungkan stabilitas dengan kemampuan menghasilkan arus terpolarisasi spin yang dibutuhkan untuk mengekstrak informasi.
Daftar aplikasinya seperti cetak biru untuk generasi komputasi berikutnya: memori canggih, pusat data lebih hemat energi, dan teknologi kuantum yang mengandalkan spin bukan muatan. Spintronik, bidang yang ingin membangun perangkat keras dari spin elektron, mendapatkan ruang desain baru.
Sejumlah realisme diperlukan. Makalah ini mengonfirmasi perilaku magnetik ini nyata, bukan bahwa perangkat yang berfungsi sudah di depan mata. SLAC jelas bahwa mesin praktis belum ditunjukkan, dan langkah selanjutnya adalah belajar mengendalikan keadaan altermagnetik dengan cahaya dan listrik.
Pekerjaan ini didukung sebagian oleh Kantor Sains DOE, dan pengukuran sinar-X krusial terjadi di tanah Eropa. Kolaborasi di seberang Atlantik akhirnya memindahkan material yang salah diklasifikasikan selama puluhan tahun kembali ke tempatnya.
Jika Anda membayangkan magnetisme sebagai tabel, ia memiliki dua baris selama sembilan puluh tahun. Hari ini baris ketiga ditambahkan dengan kepercayaan tertentu. Bagi kebanyakan orang tidak ada yang berubah besok, tetapi bagi ilmuwan yang mempelajari bagaimana informasi dan energi mengalir melalui materi, baris tambahan itu berarti lanskap baru yang penuh untuk dibangun.
Komentar