ترکیب اورانیوم که از دهه 1960 شناخته شده است، ساختار مارپیچی پنهان با خواص مغناطیسی غیر معمول را نشان می دهد

ویرایش شده توسط Swati Mestri، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

دانشمندی از دانشگاه تگزاس در دالاس و همکارانش یک الگوی اتمی غیرمعمول را در یک ماده مبتنی بر اورانیوم کشف کرده‌اند که ترکیبی نادر از خواص مغناطیسی به آن می‌دهد، یافته‌ای که می‌تواند مسیرهای جدیدی را برای طراحی دستگاه‌های حافظه الکترونیکی و رایانه‌ای پیشرفته باز کند.

دکتر منگکه لیو، استادیار فیزیک در دانشکده علوم طبیعی و ریاضیات، و همکارانش یک ابرشبکه کایرال ناشناخته را در کریستالی از اکسی‌تلورید اورانیوم (UOTe) پیدا کردند.

لیو یکی از نویسندگان مربوط به مطالعه ای است که جزئیات این تحقیق را شرح می دهد که به صورت آنلاین در 7 اکتبر در مجله Nature منتشر شد.

این کشف زمانی آغاز شد که لیو یک دانشجوی فوق دکتری ابتکار کوانتومی هاروارد بود، سمتی که او قبل از پیوستن به دانشکده UT دالاس در سال 2025 داشت.

یکی از همکاران لیو، دکتر شنگ ران، دانشیار فیزیک در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، به لیو کریستال های ترکیب اورانیومی که او برای تجزیه و تحلیل او ساخته بود، داد. لیو، یک فیزیکدان تجربی و متخصص در فناوری تصویربرداری، از میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ تونلی روبشی برای بررسی و تولید تصاویر با وضوح بالا از سطوح مواد در مقیاس اتمی استفاده کرد.

او با استفاده از این تکنیک ها، در نمونه UOTe یک الگوی ساختاری تکرارشونده و پیچ خورده از اتم ها به نام ابرشبکه کایرال را شناسایی کرد. کایرال به این معنی است که ساختارهای مارپیچی عمدتا در جهت چپ یا راست دست پیچ خورده اند. الکترون‌هایی که در این ساختار حرکت می‌کردند، رفتارهای غیرمنتظره‌ای داشتند، که محققان به این نتیجه رسیدند که نتیجه این ماده دارای ویژگی‌های فرومغناطیسی و ضد فرومغناطیسی است.

لیو گفت: «من در ابتدا این مطالب را به دلیل کاملا متفاوتی مطالعه می کردم. هنگامی که آن را با میکروسکوپ با وضوح بالا بررسی کردم، یک ابرساختار طبیعی یافتم که هیچ‌کس قبلا آن را تشخیص نداده بود.»

مواد فرومغناطیسی مغناطیسی هستند، در حالی که ضد فرومغناطیس ها دارای مغناطیسی خالص صفر هستند.

لیو می‌گوید: «پیدا کردن ماده‌ای که هر دوی این ویژگی‌ها را ترکیب کند، اساسا جالب است.

همکاران لیو در دانشگاه هاروارد، به سرپرستی نویسنده همکار دکتر Suyang Xu، دانشیار جان L. Loeb در علوم طبیعی، به طور همزمان در حال تحقیق در مورد همین مواد بودند. دو تیم به طور منظم یافته‌های آزمایش‌های مکمل خود را که قطعات مختلف پازل را گرد هم می‌آورد، به اشتراک گذاشتند و با هم مقایسه کردند.

در طول همکاری، محققان اندازه‌گیری‌های اضافی گسترده‌ای را انجام دادند و تأیید کردند که سازمان‌دهی اتمی منحصربه‌فرد این ماده یک عامل کلیدی است که بر نحوه حرکت الکترون‌ها از میان آن تأثیر می‌گذارد.

خواص ترکیبی این ماده می تواند برای فناوری های حافظه کامپیوتر مغناطیسی آینده ارزشمند باشد. مواد ضد فرومغناطیسی عموما در برابر اغتشاشات ناشی از میدان‌های مغناطیسی خارجی مقاوم‌تر هستند و می‌توانند سریع‌تر از فرومغناطیس‌های معمولی عمل کنند.

لیو گفت: "اگر بتوان از این مزایا استفاده کرد، دستگاه های حافظه به طور بالقوه می توانند سریع تر و قوی تر شوند."

محققان همچنین تحلیل‌های محاسباتی انجام دادند که نشان می‌دهد صدها ترکیب مرتبط می‌توانند میزبان ساختارهای ابرشبکه مشابه باشند.

لیو گفت: «این مطالعه روش جدیدی برای جستجوی موادی با این خواص غیرعادی ارائه می‌کند. به جای تمرکز بر آرایش بنیادی اتمی، اکنون می‌توانیم ابرساختارهای بزرگ‌تری را که ممکن است بر نحوه رفتار الکترون‌ها تأثیر بگذارند، کشف کنیم.»

لیو گفت که این کشف اهمیت بررسی مجدد مواد شناخته شده با ابزارهای تجربی مدرن را برجسته می کند.

لیو گفت: "اکسی‌تلوراید اورانیوم از دهه 1960 شناخته شده است، اما از آن زمان تا حد زیادی در تحقیقات نادیده گرفته شده است. اکنون، با تکنیک‌های امروزی، ما می‌توانیم خواصی را که قبلا پنهان بودند، کشف و مطالعه کنیم."

سایر محققان از تیم هاروارد که نویسندگان متناظر مقاله نیچر هستند، دکتر فیلیپ کیم و دکتر جیان شیانگ کیو هستند که اکنون در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی هستند.

Su-Yang Xu، یک مسیر ابرشبکه کایرال برای ضد فرومغناطیس توپولوژیکی اسپین-شکاف، طبیعت (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-11073-7. www.nature.com/articles/s41586-026-11073-7

سواتی مستری دارای مدرک لیسانس در مهندسی الکترونیک است و از سال 2019 به عنوان ویرایشگر محتوا کار کرده است. او ویرایش اسناد تحقیقاتی در زمینه فناوری، مراقبت های بهداشتی و علم مواد را تجربه کرده است و علاقه خاصی به فناوری و فضا دارد. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →