Toekomstige computertechnologie op basis van isolerende antiferromagneten vordert. Elektrisch isolerende antiferromagneten zoals ijzeroxide en nikkeloxide bestaan ​​uit microscopisch kleine magneten met tegengestelde oriëntaties. Onderzoekers zien ze als veelbelovende materialen die de huidige siliciumcomponenten in computers vervangen. Natuurkundigen aan de Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) in samenwerking met de Tohoku University in Sendai in Japan, de synchrotronbronnen BESSY-II bij Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), en diamanten lichtbron, de nationale synchrotron van het VK, hebben aangetoond hoe informatie elektrisch kan worden geschreven en gelezen in isolerende antiferromagnetische materialen.

Door de verandering in de magnetische structuur te correleren, waargenomen met op synchrotron gebaseerde beeldvorming, op de elektrische metingen uitgevoerd bij JGU, het was mogelijk om de schrijfmechanismen te identificeren. Deze ontdekking opent de weg naar toepassingen variërend van ultrasnelle logica tot creditcards die niet kunnen worden gewist door externe magnetische velden - dankzij de superieure eigenschappen van antiferromagneten ten opzichte van ferromagneten. Het onderzoek is gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .

Antiferromagnetische materialen maken geheugenelementen mogelijk veel sneller en met een hogere opslagcapaciteit mogelijk dan wat nu beschikbaar is met conventionele elektronica. Echter, deze materialen zijn zeer moeilijk te controleren en op te sporen, wat de schrijf- en leesbewerkingen in apparaten uitdagend maakt. In zijn toespraak over de Nobelprijs van 1970 Louis Néel beschreef antiferromagnetische materialen als interessant maar nutteloos. Men geloofde dat men deze materialen alleen kan manipuleren door zeer sterke magnetische velden, die niet gemakkelijk kunnen worden gegenereerd en vereisen, bijvoorbeeld, het gebruik van supergeleidende magneten. De situatie is de afgelopen jaren drastisch veranderd, met rapporten die aantonen dat het mogelijk is om antiferromagnetische materialen, inclusief zelfs isolatoren, efficiënt te regelen door elektrische stromen.

"We weten dat we binnenkort de grenzen zullen bereiken van conventionele elektronica op basis van silicium, dankzij de voortdurende technologische verbetering. Dat is de belangrijkste reden voor onderzoek in spintronica, die niet alleen de lading van de elektronen wil benutten, maar ook de vrijheidsgraad van de spin, verdubbeling van de informatie die wordt vervoerd en berekend, " zei dr. Lorenzo Baldrati, Marie Skłodowska-Curie Fellow aan de Universiteit van Mainz en eerste auteur van het artikel. "Ons onderzoek toont aan dat antiferromagnetische isolatiematerialen efficiënt kunnen worden geschreven en elektrisch kunnen worden gelezen, wat een belangrijke stap is met het oog op toepassingen."

Professor Olena Gomonay van de op JGU gebaseerde groep van professor Jairo Sinova ontwikkelde de theorie. "Ik heb genoten van het gezamenlijke werk van de experimentele collega's in Mainz. Het was spannend om te zien hoe theorie en experiment elkaar helpen om nieuwe fysieke mechanismen en fenomenen te ontdekken, " zei Golomay. "Hoewel ons werk zich op slechts één bepaald systeem concentreerde, het kan worden beschouwd als een proof-of-principle voor de familie van antiferromagnetische isolatoren. We hopen dat het diepgaande begrip van antiferromagnetische dynamiek, die we tijdens dit project hebben gerealiseerd, zal het opwindende veld van antiferromagnetische spintronica vooruit helpen en zal een startpunt zijn voor nieuwe gezamenlijke projecten van onze groepen."