Альтермагнетизм відкрив третій тип магнітів і приніс авторам премію

01 серпня 2026 р. 11:56

01 серпня 2026 р. 11:56

Більше ста років здавалося, що магніти бувають лише двох «порід» — феромагнетики та антиферомагнетики. Тепер виявилося, що між ними ховався третій, принципово інший тип магнітного порядку — альтермагнетизм . За його відкриття команда фізиків отримала одну з найпрестижніших нагород у галузі фізики конденсованого стану — Європейську премію з фізики Europhysics Prize 2026, про що розповідає SciTechDaily .

Що відомо коротко

• Фізики відкрили альтермагнетизм — нову фундаментальну форму магнітного порядку поряд із феромагнетизмом і антиферомагнетизмом.
• За це відкриття професор Хаїро Сінова , доктор Лібор Шмейкал та професор Томаш Юнгвірт отримали Europhysics Prize 2026 .
• Альтермагнетики не мають сумарного намагнічування, як антиферомагнетики, але демонструють електронні властивості, типові для феромагнетиків.
• Новий тип магнетизму відкрили, поєднавши сучасну теорію симетрій із спінтронікою , що працює зі спіном електронів.
• Експерименти, зокрема спектроскопія та вимірювання електричного транспорту, підтвердили існування альтермагнетизму в кількох матеріалах.

Чому третій тип магнетизму ламає стару картину

У шкільних підручниках магнетизм виглядає просто: є феромагнетики, як залізо, де всі магнітні моменти «дивляться» в один бік і дають помітний магніт. Є антиферомагнетики, де сусідні моменти спрямовані протилежно й взаємно гасять одне одного, тому зовнішнього магнітного поля майже не видно.

Альтермагнетики поводяться як парадокс. З одного боку, як і антиферомагнетики, вони не мають загального магнітного моменту — тобто не притягують скріпки, як звичайний магніт. З іншого боку, їхні електронні властивості нагадують феромагнетики , які активно використовують у магнітній пам’яті та жорстких дисках.

Якщо уявити магнітні моменти як стрілки компаса, то у феромагнетику всі стрілки дивляться в один бік, в антиферомагнетику — попарно в протилежні. В альтермагнетику ж не лише напрямки стрілок чергуються, а й «форма» електронних хмар навколо атомів змінюється особливим симетричним чином. Це створює новий клас магнітного порядку, який не вписується в стару двочленну схему.

Як відкрили альтермагнетизм

Новий тип магнетизму став результатом багаторічної співпраці між групою Хаїро Сінови в Університеті імені Йоганна Гутенберга в Майнці та командою Томаша Юнгвірта в Інституті фізики Чеської академії наук у Празі. Лібор Шмейкал працював у Майнці з 2016 по 2024 рік, спочатку як докторант, а потім як постдокторант, і саме він розвинув значну частину теоретичних ідей, що привели до відкриття.

Дослідники поєднали сучасну теорію симетрій із підходами спінтроніки — галузі, де інформацію пропонують кодувати не лише зарядом, а й спіном електронів. Аналізуючи незвичайні магнітні транспортні ефекти, зокрема передбачений ними «кристалічний аномальний ефект Холла», вони помітили, що ці явища не можна пояснити лише феро- чи антиферомагнетизмом.

Подальший теоретичний розгляд показав, що за цими ефектами стоїть окремий магнітний фазовий стан , керований раніше непоміченими спіновими симетріями. У 2022 році команда представила повну класифікацію альтермагнетизму на основі симетрій і вказала на сотні матеріалів, у яких він потенційно може проявлятися.

Після цього експериментальні групи по всьому світу почали цілеспрямовано шукати альтермагнетизм. Його ознаки виявили за допомогою спектроскопії та вимірювань електричного транспорту. Серед ключових методів — кутово-роздільна фотоемісійна спектроскопія (ARPES), яка дозволяє «картувати» енергію та рух електронів усередині кристалу.

Чим альтермагнетики відрізняються від звичайних магнітів

У звичній картині колінеарні магніти ділилися на дві групи. У феромагнетиків є ненульова намагніченість , тому вони ідеально підходять для класичних магнітних носіїв інформації. Антиферомагнетики, навпаки, мають протилежно спрямовані магнітні моменти, які повністю компенсують одне одного, і через це демонструють зовсім іншу електронну поведінку.

Альтермагнетики руйнують цю дихотомію. Вони, як антиферомагнетики, магнітно компенсовані , тобто не мають сумарного магнітного моменту. Але при цьому їхні електронні стани можуть бути сильно спін-поляризованими — властивість, яку раніше пов’язували лише з феромагнетиками.

Таке поєднання дозволяє отримувати високоспін-поляризовані електричні струми та надзвичайно швидку магнітну динаміку. Для спінтроніки це означає можливість створювати пристрої, які працюють швидше й ефективніше, не покладаючись лише на заряд електрона.

Наслідки виходять далеко за межі конкретних технологій. Альтермагнетизм задає новий клас симетрій у речовині та відкриває несподівані зв’язки з топологічною фізикою, незвичайною надпровідністю та сильно корельованими квантовими матеріалами.

Нова галузь, що стрімко зростає

Від моменту формулювання теорії до сьогодні альтермагнетизм перетворився на одну з найдинамічніших тем у фізиці конденсованого стану. Дослідження в цій галузі ведуться в Європі, Північній Америці та Азії, вже опубліковано сотні наукових робіт, а тема стала постійною на міжнародних конференціях.

Європейська премія з фізики Europhysics Prize, яку вручають з 1975 року, відзначає відкриття, що суттєво просунули вперед фізику конденсованого стану, причому значна частина роботи має бути виконана в Європі. Сінова, Шмейкал і Юнгвірт отримають нагороду на 32-й Генеральній конференції підрозділу конденсованого стану Європейського фізичного товариства (CMD32), запланованій на вересень 2026 року в Граці, Австрія.

FAQ

Це вже підтверджений факт чи лише теоретична гіпотеза?

Альтермагнетизм почався як теоретичне передбачення, але зараз його підтримують численні експериментальні дані. Ознаки нового магнітного порядку виявлено в кількох матеріалах за допомогою незалежних методів, зокрема ARPES та вимірювань електричного транспорту.

Чому вчені не помітили альтермагнетизм раніше?

Протягом десятиліть магнітні матеріали класифікували в межах двох добре відомих типів, і багато симетрій просто не розглядалися. Лише поєднання сучасної теорії симетрій, спінтроніки та детальних вимірювань дозволило побачити, що частина «дивних» ефектів насправді вказує на нову фазу магнітного порядку.

Як альтермагнетизм може вплинути на майбутні технології?

Альтермагнетики поєднують відсутність сумарного магнітного моменту з сильною спін-поляризацією струмів і дуже швидкою динамікою. Це робить їх перспективними кандидатами для нових спінтронних пристроїв, які можуть бути швидшими, енергоефективнішими та менш чутливими до зовнішніх магнітних полів.

Чи є вже конкретні пристрої на основі альтермагнетиків?

Наразі йдеться переважно про фундаментальні дослідження та підтвердження властивостей альтермагнетиків у різних матеріалах. Практичні пристрої ще попереду, але швидке зростання цієї галузі свідчить, що інженерні застосування можуть з’явитися в перспективі.

🤯 Те, що цілий клас магнітних матеріалів залишався «невидимим» понад століття, показує, наскільки навіть усталені наукові картини можуть виявитися неповними — і як уважний погляд на симетрії та приховані закономірності здатен відкрити нову фазу матерії, яка змінює наші уявлення про магнетизм і можливості майбутніх технологій.

Наука