Jak zkapalnit magnet? Kredit: CC0 Public Domain.

Vědci si už před lety všimli podivného jevu. Když ultratenký magnet zasáhne paprsek laseru, tak najednou přijde o magnetismus. Výzkumný tým Colorado University v Boulderu (UC Boulder) se rozhodl prozkoumat, jak se magnety z této náhlé změny zase zotaví do původního stavu. Takový návrat bývá velmi rychlý, proběhne to ve zlomku sekundy.

Ezio Iacocca a jeho spolupracovníci zjistili, že se magnety zasažené laserovým paprskem ve skutečnosti chovají jako kapalina. Jejich magnetické elementy, tedy spiny elektronů, vytvoří „kapky“, jako když zatřesete nádobou, v níž je olej s vodou. Badatelé k tomu dospěli díky matematickému modelování, počítačovým simulacím, a také experimentům, které provedli v laboratořích SLAC National Accelerator Laboratory.

Ezio Iacocca. Kredit: UC Boulder.

Iacoccův tým se soustředil především na kratičký, ale kriticky významný časový úsek, který trvá 20 biliontin sekundy po zásahu magnetické kovové slitiny krátkým pulzem vysokoenergetického laseru. Podle Iacoccy jsou magnety za normálních okolností pěkně organizované. Spiny jejich stavebních bloků na úrovni atomů ukazují všechny jedním směrem. Když je ale magnet zasažen dostatečně krátkým laserovým pulzem, tak se uspořádání rozpustí v chaosu. Spiny ukazují všemi možnými směry a magnet přijde o své magnetické vlastnosti.

Magnet jako vyšitý. Kredit: Aney / Wikimedia Commons.

Badatelé uskutečnili sérii experimentů, během nichž pálili laserovými pulzy do malých kousků magnetické slitiny gadolinia, železa a kobaltu. Výsledky experimentů následně porovnávali s matematickými výpočty a s počítačovými simulacemi. Ukázalo se, že magnety mění na kapalinu. Tedy nikoliv že by zkapalněla samotná magnetická slitina, ale spiny magnetu se začaly chovat jako kapalina. Pohybovaly se a měnily jako vlny na oceánu.

Iacocca a spol. rovněž zjistili, že se magnet „zkapalněný“ ultrakrátkým laserovým pulzem ne vždy vrátí do původního stavu. V některých případech se stalo, že se magnet po zásahu laserem překlopil, tj. že se prohodily jeho magnetické póly. Vědci a inženýři už vlastně využívají překlápění magnetického pole k uchovávání informace v podobě nul a jedniček na harddiscích a podobných zařízeních. Podle Iacoccy by teď jejich výzkum mohl vést ke zrychlení tohoto mechanismu a tím i ke konstrukci rychlejších počítačů.

Literatura
UC Boulder 18. 4. 2019, Nature Communications 10: 1756.