Mengulas Penemuan Alter Magnet 2D Suhu Kamar Pertama oleh Para Ilmuwan

Penemuan alter magnet 2D suhu kamar pertama berhasil menarik perhatian. Secara tradisional, material magnetik terbagi menjadi dua kategori utama yaitu feromagnetik dan antiferomagnetik. Akan tetapi, baru-baru ini para ilmuwan telah menemukan keberadaan alter magnet, yaitu jenis material magnetik baru yang memiliki ciri-ciri antiferomagnetik dan feromagnetik.

Alter magnet sendiri merupakan bahan magnetik yang tidak mempunyai magnetisasi bersih (momen magnetik atomiknya tidak ada), seperti antiferromagnet. Akan tetapi, mereka juga memutus degenerasi spin (kesetaraan energi antara elektron spin-up dan spin-down), sama halnya seperti ferromagnet.

Baca Juga: Cara Membuat Model Atom Bohr untuk Mempelajari Struktur Atom

Lalu seperti apa altermagnet 2D suhu kamar pertama tersebut? Simak uraiannya menurut para ahli dalam artikel berikut ini!

Penemuan Alter Magnet 2D Suhu Kamar Pertama Oleh Para Ahli 

Para ilmuwan di Tiongkok baru-baru ini berhasil mewujudkan altermagnet berlapis yang mampu menghasilkan arus spin non-kolinear. Alter magnet logam bersuhu ruangan tertuang dalam sebuah makalah yang diterbitkan di Fisika Alam.

“Secara tradisional, ada dua cara untuk menghasilkan keadaan terpolarisasi spin dalam material kuantum. Salah satunya didasarkan pada material non magnetik dengan kopling spin-orbital yang kuat dan pemecahan simetri inversi. Yang lainnya didasarkan pada feromagnetik dimana elektron terpolarisasi oleh momen magnetik,” kata Chaoyu Chen, peneliti senior makalah tersebut. 

Sebaliknya, para ilmuwan meyakini bahwa antiferromagnet tidak mempunyai polarisasi spin. Baru-baru ini, mereka secara teoritis mengungkapkan beberapa antiferromagnet dengan simetri tertentu, yaitu altermagnet. 

Pentingnya Penemuan Alter Magnet 2D Suhu Kamar

Penemuan alter magnet 2D suhu kamar pertama ini sangatlah penting mengingat bahan altermagnet ini memiliki keunggulan tersendiri. Para peneliti bahkan selama ini telah menyelidiki dasar-dasar fisiknya. Hal ini karena bahan tersebut sangat menjanjikan untuk pengembangan teknologi baru, khususnya spintronik. Yaitu perangkat yang menggunakan putaran elektron dan muatan listrik untuk menyimpan, memindah, dan memproses informasi.

“Alter magnet menggabungkan keunggulan feromagnetik, seperti polarisasi spin, transpor Hall anomali, dan torsi pemisahan spin, dan antiferomagnetik, seperti medan nyasar yang menghilang dan dinamika magnon terahertz,” jelas Chen.

Selain itu, penelitian ini berhasil membuka babak baru dalam bidang penelitian fisika fundamental. Namun juga dapat memungkinkan perangkat spintronik potensial untuk pemrosesan dan penyimpanan informasi. Efeknya, saat ini terjadi peningkatan global dalam pencarian bahan-bahan alternatif lainnya. 

Ilmuwan Pernah Menemukan Alter Magnet Lain, Namun Tidak Berlapis

Sebelum penemuan Alter Magnet 2D suhu kamar pertama ini berhasil, sebelumnya para ahli telah menemukan altermagnet lain seperti: MnTe, CrSb dan Mn₅Si_3, mempunyai struktur kristal tiga dimensi (3D), namun tidak berlapis. Tidak ada kandidat material alter magnetik tersebut mencapai arus spin murni. Alasannya karena keterbatasan simetri atau tatanan magnetiknya. 

Baca Juga: Kegunaan Magnet Ladam dalam Kehidupan Sehari-Hari

“Dekade terakhir telah menyaksikan munculnya material dua dimensi (2D) dan berlapis seperti graphene, dichalcogenides logam transisi. Mereka berpotensi besar dalam mengeksplorasi fisika baru dan mengembangkan perangkat elektronik dan optoelektronik ultra kompak,” ungkap Chen.

“Oleh karena itu, motivasi kami adalah mencari altermagnet berlapis yang dapat menghasilkan arus spin non-kolinear. V₂Te₂O dan V₂Se₂O diprediksi sebagai alat magnet dua dimensi pada tahun 2021, dan kami fokus pada V2Te2 senyawa terkait O,” tambahnya. 

Upaya Ilmuwan Menemukan Alter Magnet Berlapis

Untuk mengetahui bahwa material  Rb_1-δV₂Te₂O, mempunyai orde magnetik suhu ruangan, Chen dan rekannya mengukur kerentanan magnetiknya. Mereka juga memakai teknik spektroskopi fotoemisi beresolusi sudut (ARPES). Teknik ini untuk menunjukkan bahwa material tersebut mempunyai struktur pita spin-split baik suhu rendah maupun suhu ruangan.

Mereka lalu memakai ARPES dengan spin untuk membuktikan polarisasi spin dari struktur elektronik material. Pada akhirnya, ilmuwan tersebut memakai teknik mikroskopik dan spektroskopi pemindaian terowongan untuk memastikan hamburan elektron. Yaitu antara dua spin yang berlawanan dalam Rb_1-δV₂Te₂O merupakan “terlarang” (tidak terjadi). 

“Kami mewujudkan altermagnet berlapis dengan pembangkitan arus spin yang menjanjikan, yang luar biasa. Mengingat semua kandidat altermagnet yang diperkenalkan sebelumnya tidak berlapis dan tidak mampu menghasilkan arus spin non-kolinear,” jelas Chen.

Baca Juga: Induksi Magnet pada Toroida, Berikut Penjelasannya

Di masa mendatang, penemuan alter magnet 2D suhu kamar pertama ini dapat bermanfaat untuk mengembangkan perangkat spintronik baru. Selain itu, karya terbaru para ahli tersebut dapat menginspirasi para tim penelitian lain untuk mencoba merekayasa altermagnet suhu ruangan yang serupa. “Kami sekarang berencana untuk membuat perangkat transportasi spin. Kemudian langsung mengukur arus spin berdasarkan Rb_1-δV₂Te₂O, yang akan memandu aplikasi potensial dalam spintronik,” tutup Chen. (R10/HR-Online)