Laser Ipinapakita ang Nakatagong Magnetismo sa Pang-araw-araw na mga Metal

Ang mundo ng teknolohiya ay mabilis na umuunlad, kung saan ang mga mananaliksik ay gumagawa ng mga tuklas araw-araw. Noong nakaraang linggo, naglathala ang mga siyentipiko ng kanilang pag-aaral, na nagbukas ng isang matandang misteryo sa pisika.

Isinagawa ng mga mananaliksik mula sa Hebrew University kasama ang Pennsylvania State University at University of Manchester, natuklasan ng pag-aaral ang banayad na magnetic na signal sa mga metal na karaniwang hindi magnetic, gamit lamang ang liwanag at isang binagong paraan ng laser.

Ang mga mahihinang magnetic na epekto, na halos “bulong” lamang, sa mga hindi magnetic na materyales ay dati nang hindi matutuklasan dahil sa malinaw na kadahilanan; napakaliit lamang nila. Ngunit ngayon, nagbago na iyon. Nasusukat ang mga epektong ito, na nagbubunyag ng mga bagong pattern ng pag-uugali ng electron na ay nakatago hanggang sa pag-aaral na ito.

Sa pagtuklas na ito, ganap nang binago ng mga siyentipiko kung paano natin sinusuri ang magnetismo sa pang-araw-araw na mga materyales, nang walang mga kawad o malalaking instrumento. Ito ay maaaring buksan pa ang mga daan patungo sa pag-iimbak ng memorya, quantum computing, at mas maliit, mas mabilis, at mas advanced na mga elektronik.

Pagbubunyag sa Banayad na Magnetic na Tugon sa ‘Tahimik’ na mga Metal

Nailathala sa journal Nature Communications¹, ang pag-aaral ay naglalarawan ng isang bagong paraan upang matukoy ang maliliit na magnetic na signal sa mga metal tulad ng ginto (Au), tanso (Cu), aluminyo (Al), tantalum (Ta), at platinum (Pt).

Ang bagay ay, matagal na nating alam na ang mga kuryente ay yumuyuko sa isang magnetic field, na tinatawag na Hall effect. Ang epekto ay partikular na malakas at kilala sa mga magnetic na materyales tulad ng bakal, ngunit kapag ito ay sa mga karaniwang hindi magnetic na metal tulad ng ginto, ang epekto ay medyo mahina.

Ang optical Hall effect (OHE), isang kaugnay na phenomenon, ay dapat makatulong sa pag-visualize ng pag-uugali ng mga electron kapag nagkakabit ang liwanag at magnetic field. 

Ngunit iyon ay teoretikal, dahil sa nakikitang wavelength, ang OHE ay napakabanayad para matuklasan ng mga siyentipiko. Kaya, habang alam natin na ang epekto ay naroroon, wala tayong mga kasangkapan upang aktwal na masukat ito.

“Parang sinusubukang pakinggan ang isang bulong sa maingay na silid sa loob ng dekada. Lahat ay alam na may bulong, pero wala tayong mikropono na sapat ang sensitibidad para marinig ito.”

– Propesor Amir Capua mula sa Institute of Electrical Engineering and Applied Physics sa Hebrew University

Ayon kay Prop. Capua, ang mga metal na ito, tulad ng tanso at ginto, ay itinuturing na “magnetically ‘quiet’”. Halimbawa, ang mga materyales na ito, ginto at tanso, ay hindi kumakapit sa ref tulad ng bakal. “Ngunit sa realidad, sa tamang kondisyon, tumutugon sila sa magnetic field—ngunit sa napakabanayad na paraan,” dagdag pa niya. At palagi itong naging hamon na obserbahan ang mga banayad na epektong ito.

Kaya, sa pakikipagtulungan sa iba pang mga unibersidad, siniyasat ng mga mananaliksik kung paano matuklasan ang mga talagang maliliit na magnetic na epekto sa mga materyales na hindi magnetic. 

Para dito, gumamit sila ng teknik na tinatawag na magneto-optical Kerr effect (MOKE) at pinahusay ito. Sa ilalim ng MOKE method, isang laser ang ginagamit upang sukatin kung paano nakakaapekto ang magnetismo sa direksyon ng liwanag.

Ang pag-aaral ay nagbabanggit na, dahil ang anomalous Hall effect (AHE) na nakikita sa ferromagnets (mga materyales tulad ng bakal, nickel, o cobalt na may pangmatagalang, paralel na pag-align ng atomic moments na nagreresulta sa kusang-loob na net magnetization) ay mas malakas kaysa sa ordinary Hall effect (OHE), ang optical Hall effect ay mas mahina kaysa sa magneto-optical Kerr effect (MOKE). Napakababa nito na halos hindi matuklasan sa nakikitang liwanag.

Kaya, ang dahilan ng pagbabago sa teknik ng MOKE. Ipinakilala ng mga mananaliksik ang MOKE technique, na batay sa malaking-amplitud na modulación ng externally applied magnetic field. Para dito, gumamit sila ng permanenteng magnet na inilagay sa isang umiikot na disc.

Pinagsama ng mga mananaliksik ito sa 440 nm na asul na laser, na nagbigay-daan sa kanila na lubos na mapataas ang sensitivity ng teknik. Bilang resulta, nagawa nilang matuklasan ang magnetic “echoes” sa mga hindi magnetic na metal, na ay dati halos imposibleng makamit. Binanggit ng pag-aaral:

“Ang mas mataas na sensitivity ng teknik ay nagbubukas ng daan patungo sa pagtuklas ng mga bagong phenomena at aplikasyon tulad ng optical determination ng spin-orbit interaction.” 

Optical Echo Nagbubunyag ng Nakatagong Magnetic Signal sa mga Metal

Ang Hall measurements ay isang pangunahing teknik sa pananaliksik ng materyales at solid-state physics. Ang Hall effect ay nagbibigay-daan sa atin na pag-aralan ang mga materyales sa atomic scale at alamin kung ilang electron ang nasa isang metal. Mahalaga ito sa pag-bridge ng agwat sa pagitan ng fundamental na pananaliksik at praktikal na aplikasyon.

Gayunpaman, ang pagsukat ng epekto ay tradisyonal na isang mahirap at matagal na proseso, lalo na kapag nagtatrabaho sa mga komponent na talagang maliit, sa nanoscale. Para dito, kailangang unang ikabit ang mga kawad sa device, pero hindi na ngayon.

Ang bagong pamamaraan ay napakasimple; kailangan lamang ng laser upang ma-illuminate ang electrical device.

Ayon kay Prop. Capua, kahit si Edwin Hall, na nakadiskubre ng Hall effect, ay hindi nagtagumpay nang sinusubukan niyang sukatin ang epekto gamit ang isang beam ng liwanag. Bilang buod ni Hall sa huling pangungusap ng kanyang papel noong 1881:

“Sa palagay ko, kung ang aksyon ng pilak ay isang ikasampung lakas ng bakal, ang epekto ay matutuklasan. Walang ganitong epekto na naobserbahan.” 

Ngunit sa pinakabagong pananaliksik, talagang naobserbahan ng mga siyentipiko ang epekto “sa pamamagitan ng pag-tune sa tamang frequency—at alam kung saan titingnan,” sabi ni Prop. Capua. 

Sa pamamagitan nito, “nakahanap ang koponan ng paraan upang sukatin ang dating inakalang hindi nakikita,” dagdag pa ni Prop. Capua, “Ang pananaliksik na ito ay naglilipat ng halos 150-taong lumang problemang siyentipiko sa isang bagong oportunidad.”

Ang mas malalim na pagsusuri ay tumulong sa koponan na matuklasan na ang tila random na ‘ingay’ sa kanilang signal ay hindi ganoon ka random, kundi may malinaw na kahulugan at pattern. 

Ang pattern na sinusundan ay may kaugnayan sa spin-orbit coupling (SOC). Ang quantum property na ito ay nag-uugnay kung paano gumalaw ang mga electron sa kung paano sila spin, na nakaaapekto sa paraan ng pag-dissipate ng magnetic energy sa mga materyales. 

Ang mga bagong insight ay may direktang at makabuluhang implikasyon para sa pagdidisenyo ng spintronic devices, magnetic memory, at quantum systems.

“Parang natuklasan na ang static sa radyo ay hindi lang interference—ito ay may nagbubulungan ng mahalagang impormasyon. Ngayon ay ginagamit na namin ang liwanag upang ‘makinig’ sa mga nakatagong mensahe mula sa mga electron.”

– Ph.D. candidate Nadav Am Shalom mula sa Hebrew University

Ang bagong teknik ay talagang nag-aalok ng non-invasive, lubos na sensitibong kasangkapan para sa paggalugad ng magnetismo sa mga metal, nang hindi nangangailangan ng malalaking magnet o cryogenic na kondisyon. 

Ang kasimplihan at katumpakan ng teknik ay maaari ring makatulong sa mga inhinyero na bumuo ng mas energy-efficient na mga sistema, mas mabilis na processors, at sensors na may mataas na katumpakan.

Ngunit ito ay lamang ang simula, kasama ang pag-aaral na nagmumungkahi ng pagpapalawak ng spectrum ng mga materyales sa hinaharap na gawain. Kasama rito ang karagdagang mga metal, multi-layered films, semiconductors, at topological at 2D na materyales. 

Gayundin, isang “temperature-dependent measurement ay partikular na kawili-wili, dahil maaari itong magbigay ng susi sa pag-unawa sa mga mekanismo ng ingay at magpatibay ng mas malalim na pag-unawa sa pinagmulan nito,” ayon sa pag-aaral.

I-click dito upang matutunan kung paano maaaring gawing magnetic ang mga hindi magnetic na materyales gamit ang laser.

Pamumuhunan sa Teknolohiyang Spintronics

Everspin Technologies (MRAM ) aktibong gumagamit ng spin ng electron kaysa sa karga upang mag-imbak ng data. Ito ay nangungunang developer ng magnetoresistive random access memory (MRAM) solutions, isang uri ng non-volatile RAM na nag-iimbak ng data sa mga magnetic domain.

Ang MRAM ay gumagamit ng magnetismo ng spin ng electron upang magbigay ng non-volatility at nag-iimbak ng impormasyon sa magnetic material na pinagsama sa silicon circuitry upang maghatid ng non-volatility ng Flash at bilis ng SRAM sa isang device. 

Kasama sa mga produkto ng teknolohiyang MRAM nito ang Toggle MRAM, na nagbibigay ng simpleng, mataas na density na memory na may Everspin na gumagamit ng patented Toggle cell design upang mag-alok ng mataas na reliability. Ang iba pang produkto nito ay Spin-transfer Torque MRAM (STT-MRAM), na gumagamit ng manipulasyon ng spin ng electron gamit ang polarizing current upang maitatag ang nais na magnetic state ng MTJ.

Everspin Technologies (MRAM )

Sa market cap na $150 milyon, ang mga MRAM share ay kasalukuyang nagte-trade sa $6.68, tumaas ng 4.54% YTD. Ang EPS (TTM) ay -0.01, at ang P/E (TTM) ay -451.35.

Para sa unang quarter na nagtapos noong Marso 31, 2025, iniulat ng kumpanya ang kabuuang kita na $13.1 milyon. Ang benta ng MRAM product, kabilang ang parehong Toggle at STT-MRAM revenue, ay $11 milyon. Ang kita mula sa licensing, royalties, patents, at iba pa ay $2.1 milyon.

Sa panahong ito, ang gross margin ay 51.4%, GAAP operating expenses ay $8.7 milyon, GAAP net loss ay $1.2 milyon o $(0.05) bawat diluted share, at non-GAAP net income ay $0.4 milyon o $0.02 bawat diluted share.

Ang cash at cash equivalents sa katapusan ng quarter ay tumaas sa $42.2 milyon.

Sa taong ito, nakaseguro rin ang Everspin ng kontrata mula sa Purdue University upang gamitin ang MRAM bilang batayan sa isang programang tinatawag na CHEETA (CMOS+MRAM Hardware para sa Energy Efficient AI). Ang PERSYST MRAM, sa kabilang banda, ay napatunayan para sa configuration sa lahat ng Lattice Semiconductor (LSCC ) FPGAs.

Mas maaga ngayong taon, inanunsyo ng kumpanya ang dalawang bagong produkto bilang bahagi ng Orion xSPI family, na nagtatampok ng automotive temperature range para sa persistent, high-speed memory requirements sa matinding kapaligiran. 

“Inaasahan naming ang aming mga kasalukuyan at bagong customer ay mag-deploy ng matibay na MRAM products at teknolohiya ng Everspin sa ganitong mission critical applications sa pamamagitan ng design wins at Strategic Radiation Hard programs para sa memory at FPGA applications.” 

– Aggarwal

Pinakabagong Balita at Pag-unlad sa Stock ng Everspin Technologies (MRAM)

Konklusyon

Sa bawat bagong pag-aaral, natutuklasan ng mga mananaliksik ang mga bagay na hindi nagawang makita ng mga siyentipiko sa loob ng maraming taon. Ang pinakabagong ito ay eksaktong ginagawa iyon sa pamamagitan ng pag-convert ng mga mahihinang optical signal sa malinaw na magnetic presence, na lumilikha ng isang bagong paraan para sa non‑invasive na pagsusuri ng electron spin. Bukod pa rito, kanilang naipakita na ang dating itinuturing na ingay ay talagang nag-encode ng mayamang spin‑orbit na impormasyon at maaaring magbago ng disenyo ng spintronic, magnetic memory, at quantum technologies, na magdudulot ng mas energy-efficient na mga device at pinahusay na kapasidad ng data storage.

I-click dito upang matutunan kung paano ang breakthrough ng Ni₄W memory ay magpapahintulot ng magnet-free switching.

Mga Sanggunian:

1. Am-Shalom, N.; Rothschild, A.; Bernstein, N.; Ginzburg, N.; Vinnicombe, H.; Illg, C.; Földes, D.; Kolel-Veetil, M.; Alfrey, A.; Bromley, S. T.; Barbiellini, B.; Everschor-Sitte, K.; Mishra, S.; Haim, M.; Lifshitz, E.; Hamann, D. R.; Stiles, M. D.; Schecter, M.; Sztenkiel, D.; Kapitulnik, A. A Sensitive MOKE and Optical Hall Effect Technique at Visible Wavelengths: Insights into the Gilbert Damping. Nature Communications, 16, 6423 (2025). Na-publish online Hulyo 17, 2025. https://doi.org/10.1038/s41467-025-61249-4
2. Cheng, B.; Gao, Y.; Zheng, Z.; Wang, K.; Liu, X.; Li, Z.; Wang, G.; Liu, Y.; Huang, J.; Lai, J.; Xu, C.; Zhang, Y.; Zhao, Y.; Wang, J.; Lin, X.; Xu, X.; Lu, H.; Xu, Y. Giant Nonlinear Hall and Wireless Rectification Effects at Room Temperature in the Elemental Semiconductor Tellurium. Nature Communications, 15, 5513 (2024). Na-publish online Hunyo 29, 2024. https://doi.org/10.1038/s41467-024-49706-y
3. Cullen, J. H.; Liu, H.; Culcer, D. Giant orbital Hall effect due to the bulk states of 3D topological insulators. npj Spintronics, 3, 22 (2025). Na-publish online Hunyo 3, 2025. https://doi.org/10.1038/s44306-025-00087-y
4. Gupta, R.; Bouard, C.; Kammerbauer, F.; Shin, H.; Tang, P.; Shukla, N.; Kundu, A.; Sinn, S.; Finizio, S.; Heidler, J.; López-Díaz, L.; Kläui, M.; Jakob, G.; Kronast, F.; Jungfleisch, M. B.; Beens, M.; Garg, C.; Parkin, S. S. P. Harnessing Orbital Hall Effect in Spin-Orbit Torque MRAM. Nature Communications, 16, 130 (2025). Na-publish online Enero 2, 2025. https://doi.org/10.1038/s41467-024-55437-x