Altermagnet toimii ensimmäistä kertaa spinvirran lähteenä

(10.11.2026) Altermagneetit eivät osoita nettomagnetoitumista, mutta ne tuottavat spinvirtaa yhtä tehokkaasti kuin ferromagneetit, osoittaa uusi Nature-lehdessä julkaistu tutkimus.

Tutkimuksen on tehnyt Helena Reichlován johtama ryhmä Tšekin tiedeakatemian fysiikan instituutissa (FZU) yhteistyössä espanjalaisen CIC nanoGUNE:n Félix Casanovan kanssa.

Tähän kansainväliseen tutkimusryhmään kuului myös Jyväskylän yliopiston tutkijatohtori Tim Kokkeler. Hän oli erityisesti mukana kehittämässä kokeellisia tuloksia selittävää teoreettista mallia.

Kaiken kaikkiaan tutkimustulos avaa tien pienemmille ja kestävämmille spintronisille piirirakenteille. Spinvirta on sähkövirran spin-vastine ja viittaa elektronien spin-liikemäärän virtaukseen tiiviin aineen pinnalla.

FZU:ssa Helena Reichlová johtaa Max Planck Dioscuri -keskuksen tutkimusryhmää, joka tutkii muun muassa mangaanin ja piin yhdistettä. Materiaali on osoittanut toimivuutensa laboratoriossa, koska sitä voidaan mitata helposti saavutettavissa lämpötiloissa, se on myrkytön ja muodostaa korkealaatuisia ohutkalvoja.

Vielä puuttui tulos, jolla olisi suoraa merkitystä spintroniikassa. ”Halusin jo pitkään demonstroida spinventtiilin myös tällä materiaalilla, tyypillisen spintronisen rakenteen, jonka tunnemme ferromagneeteista”, Reichlová sanoo.

Onnistuminen oli kaikkea muuta kuin varmaa, sillä kukaan ei ollut tehnyt vastaavaa mittausta tämän tyyppiselle materiaalille, ja koe perustui epätavanomaiseen geometriaan. Ferromagneeteissa spin injektoidaan koko kosketusalueelle, kun taas altermagneetissa tämä tapahtuu vain pienellä alueella ja tiettyihin kidesuuntiin. Siksi oli epäselvää, voitiinko syntyvää heikkoa signaalia havaita lainkaan. "Olin yllättynyt, että se ylipäätään toimii. Mutta tutkimus tuo harvoin äkillisiä löydöksiä. Mitattu signaali on vasta alkua, ja vasta huolellinen analyysi osoittaa, mitä se todella tarkoittaa", Reichlová korostaa.

Nykyään spinvirrat syntyvät ferromagneeteista, mutta niiden magneettikenttä vaikuttaa ympäristöönsä. Kun rakenteet kutistuvat ja pakkautuvat tiheästi yhteen, ne alkavat häiritä toisiaan. Antiferromagneeteilla ei ole tätä ongelmaa, koska niiden magneettiset momentit kumoavat toisensa, mutta ne eivät voi tuottaa spinvirtaa.

Vasta viime vuosina esiin tulleet altermagneetit yhdistävät näiden molempien ryhmien edut. Niillä ei ole nettomagnetismia, mutta kiteen symmetrian ansiosta niissä olevat elektronit jakautuvat spinin vaikutuksesta lähes yhtä voimakkaasti kuin ferromagneeteissa. Tähän mennessä mikään koe ei kuitenkaan ole selvästi osoittanut, että niistä voidaan todella saada spinvirta.

Reichlován mukaan tuloksen käytännön sovelluksia on vielä vaikea ennustaa. Ne riippuvat materiaalien kehityksestä, teknisistä ratkaisuista ja teknologiayritysten halukkuudesta investoida uusiin arkkitehtuureihin. ”Työmme on perustutkimusta. Ennen kaikkea pyrimme ymmärtämään, miten nämä materiaalit toimivat, ja niiden erityinen käyttö on seuraava askel”, hän sanoo.

Aiheesta aiemmin:

Vaihtomuunnos altermagneetissa

Elektronien spinien hallintaa huoneenlämmössä