Europhysics Prize poprvé putuje do Česka, získali ji vědci z Akademie věd

Libor Šmejkal, Jairo Sinova a Tomáš Jungwirth z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR získali jako první vědci působící v Česku Europhysics Prize. Ocenění obdrželi za objev altermagnetismu, který změnil způsob, jak třídíme magnetické materiály. Altermagnety otevírají cestu k ultrarychlým a energeticky úsporným počítačovým pamětem a mají potenciál i pro výkonné počítače i hardware pro umělou inteligenci.

Altermagnetismus objevili a teoreticky rozpracovali vědci z Fyzikálního ústavu AV ČR. „Na jejich práci navazují rychle se rozvíjející výzkumné programy po celém světě – ať už ve Spojených státech, Japonsku nebo i dalších asijských zemích,“ komentuje udělení ceny Evropská fyzikální společnost (European Physical Society).

„Altermagnety jsou žhavým tématem současné fyziky. Kolegům srdečně gratuluji k mimořádnému ocenění jejich práce,“ uvedl k úspěchu ředitel Fyzikálního ústavu AV ČR Michael Prouza. Dodal, že za padesát let existence Europhysics Prize už čtrnáct jejích laureátů později získalo i Nobelovu cenu za fyziku: „Třeba je tak cena i příslibem něčeho ještě většího.“

Laureáti Tomáš Jungwirth a Libor Šmejkal

Průlomový objev
Více než sto let se vědci domnívali, že magnetické materiály se dělí do dvou základních tříd. Feromagnetů, tedy běžných magnetů, jaké známe z každodenního života a využívají se například v pevných discích nebo elektromotorech, a antiferomagnetů, v nichž se magnetické momenty sousedních atomů vzájemně vyruší.

Objev altermagnetismu ale ukázal, že v přírodě existuje ještě třetí základní třída magnetického uspořádání, přičemž má některé vlastnosti typické pro feromagnety, jiné pro antiferomagnety, a zároveň vykazuje nové kvantové jevy.

Zjištění změnilo způsob, jakým chápeme a třídíme magnetické materiály. Je proto na čase přepracovat úvodní kapitoly o magnetismu v učebnicích fyziky. Zároveň se otevřel prostor pro výzkum nekonvenčního magnetismu, který slibuje poznatky i technologické aplikace ve fyzice pevných látek.

Objev je tak průlomem v základní fyzice a zároveň má přelomový technologický potenciál. Moderní elektronika totiž stále více využívá nejen elektrický náboj elektronů, ale i jejich spin, což umožňuje, aby vznikala zařízení, jež jsou rychlejší a méně energeticky náročná a která procesují informace novým způsobem.

Po desetiletí tvořily feromagnety a antiferomagnety základní stavební kameny výzkumu magnetismu a spintroniky. Feromagnety dokážou vytvářet spinově polarizované proudy nezbytné pro fungování spintronických součástek. Zároveň ale vytvářejí rozptylová magnetická pole, která omezují jejich další miniaturizaci.

Antiferomagnety rozptylová magnetická pole nevytvářejí a můžou pracovat na ultrarychlých terahertzových frekvencích. Na druhou stranu zpravidla nedokážou vytvářet dostatečně silné spinově polarizované proudy a jejich magnetický stav nelze snadno elektricky řídit, což omezuje jejich využití ve spintronice.

Na cestě k ultrarychlým a energeticky úsporným počítačům
Altermagnety spojují to nejlepší z obou zmíněných světů. Protože nemají výslednou magnetizaci, nevzniká magnetické vzájemné ovlivňování sousedních součástek. Zároveň přirozeně vytvářejí silně spinově polarizované proudy a můžou pracovat na ultrarychlých terahertzových frekvencích. Díky těmto vlastnostem otevírají cestu k ultrarychlým a mimořádně energeticky úsporným počítačovým pamětem a mají potenciál pro budoucí vysoce výkonné počítače i hardware pro umělou inteligenci.

Altermagnetismus patří k nejrychleji se rozvíjejícím oblastem fyziky pevných látek. „Původní práce z let 2019–2024 mají tisíce citací, což je nástup desetkrát rychlejší, než je u průlomových objevů ve fyzice obvyklé. Vypovídá to i o tom, že se do výzkumu altermagnetismu už pustilo hodně týmů po celém světě a v širokém spektru oborů,“ upřesňuje Tomáš Jungwirth z Fyzikálního ústavu AV ČR.

Více se k tématu se dočtete v časopise A / Magazín 3/2024.

Připravil: Luděk Svoboda, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR, s využitím tiskové zprávy Fyzikálního ústavu AV ČR.
Foto: Shutterstock, Fyzikální ústav AV ČR

 Text a fotografie jsou uvolněny pod svobodnou licencí Creative Commons.

Přečtěte si také

• Zemřel Pavel Jungwirth, významný fyzikální chemik a osobnost české vědy
• Akademie věd vyznamenala Neila Bermela a Marka Nekulu medailí Josefa Dobrovského
• Mladí vědci a vědkyně z Akademie věd ČR převzali Prémie Otto Wichterleho
• Knihy Hynais a Paleolit českých zemí získaly Cenu Josefa Hlávky
• Zaměstnanci Akademie věd na A-Festu dokazují, že co Čech, to muzikant
• Matchm-AI-king: seminář o umělé inteligenci propojil vědce z AV ČR a univerzit
• Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského zkracuje název a vstupuje do nové éry
• Radomír Pánek předal děkovné listy dlouholetým zaměstnancům Akademie věd
• V Akademii věd se debatovalo o budoucnosti obnovitelných zdrojů energie
• Bedlivě zaostřete: úlovky do Vědy fotogenické můžete posílat do 6. července