अल्टरमैग्नेट्स

संदर्भ

हाल ही में शोधकर्ताओं ने अल्टरमैग्नेट्स नामक चुंबकीय पदार्थ के एक वर्ग में एक आश्चर्यजनक नवीन व्यवहार का पता लगाया है।

अल्टरमैग्नेट क्या हैं?

• अल्टरमैग्नेट चुंबकीय पदार्थों का एक नया खोजा गया वर्ग है, जो फेर्रोमैग्नेट (जिनमें बाह्य चुंबकत्व होता है) और एंटीफेर्रोमैग्नेट (जो स्वयं के चुंबकत्व को समाप्त कर देते हैं) दोनों के गुणों को मिलाता है।

अल्टरमैग्नेट्स के प्रमुख गुण

• दोहरी प्रकृति: अल्टरमैग्नेट में एंटीफेर्रोमैग्नेटिक (कोई बाहरी चुंबकत्व नहीं) और फेर्रोमैग्नेटिक गुणों (इलेक्ट्रॉन स्पिन विभाजन) का एक अनूठा मिश्रण होता है, जो बाहरी चुंबकीय हस्ताक्षरों के बिना नियंत्रित इलेक्ट्रॉन स्पिन की अनुमति देता है।
• स्पिन ध्रुवीकरण (Spin Polarization): अल्टरमैग्नेट वास्तविक स्थान (परमाणु व्यवस्था) और गति स्थान (इलेक्ट्रॉन स्पिन का वितरण) दोनों में स्पिन ध्रुवीकरण प्रदर्शित करते हैं, जिससे ‘स्पिन’ से संबंधित घटनाओं पर नियंत्रण संभव होता है।
• उच्च स्पिन विभाजन: क्रोमियम एंटीमोनाइड (Chromium Antimonide- CrSb) जैसी सामग्रियों में, इलेक्ट्रॉन स्पिन ऊर्जा का स्तर काफी भिन्न होता है – कमरे के तापमान से 30 गुना तक।
• कोई बाहरी चुंबकत्व नहीं: अपने आंतरिक चुंबकीय क्रम के बावजूद, अल्टरमैग्नेट कोई शुद्ध बाह्य चुंबकीय लक्षण नहीं दिखाते हैं, जो उन्हें पारंपरिक चुंबकों से अलग करता है।
• तापीय स्थिरता: CrSb जैसे अल्टरमैग्नेट कमरे के तापमान से दोगुने तापमान पर भी अपने चुंबकीय गुणों को बनाए रखते हैं, जिससे वे औद्योगिक और उच्च तापमान अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए व्यवहार्य हो जाते हैं।

क्रोमियम एंटीमोनाइड (CrSb) एक आशाजनक उम्मीदवार के रूप में

• विशेषताएँ
  • CrSb धात्विक है और सबसे बड़ा अल्टरमैग्नेटिक स्पिन-स्प्लिटिंग (30× कमरे का तापमान) प्रदर्शित करता है।
  • यह एक अद्वितीय दिशा-निर्भर चालन ध्रुवता (Direction-Dependent Conduction Polarity – DDCP) प्रदर्शित करता है, जो क्रिस्टल परतों के साथ n-प्रकार का व्यवहार और अन्य परतों के साथ p-प्रकार का व्यवहार प्रदर्शित करता है, जो ज्ञात चुंबकीय सामग्रियों में पहली बार देखा गया है।
  • एकल-क्रिस्टलीय शुद्धता: CrSb के उच्च-गुणवत्ता वाले एकल क्रिस्टल इसके अद्वितीय अनिसोट्रोपिक चालन गुणों का सटीक मापन करने की अनुमति देते हैं।

अल्टरमैग्नेट्स के अनुप्रयोग

• स्पिनट्रॉनिक्स: अल्टरमैग्नेट, पारंपरिक चार्ज आधारित इलेक्ट्रॉनिक्स के विपरीत, इलेक्ट्रॉन स्पिन के नियंत्रित हस्तक्षेप की अनुमति देते हैं, जिससे कम-शक्ति पर कार्य करने वाले ‘अल्ट्रा-फास्ट मेमोरी डिवाइस’ और उच्च दक्षता वाले डेटा स्टोरेज समाधानों का निर्माण संभव होता है।
• कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रॉनिक्स: p-टाइप और n-टाइप दोनों सामग्रियों के रूप में कार्य करने की उनकी क्षमता अलग-अलग सामग्रियों या डोपिंग की आवश्यकता को समाप्त करती है, जिससे डिजाइन सरल हो जाता है और लागत कम हो जाती है।
• थर्मोइलेक्ट्रिक्स: CrSb जैसे अल्टरमैग्नेट ऊर्जा रूपांतरण दक्षता को बढ़ाते हैं, संभावित रूप से बिजली उत्पादन प्रणालियों में सुधार करते हैं।
• सरलीकृत विनिर्माण: हेटेरोस्ट्रक्चर या जंक्शनों की आवश्यकता को समाप्त करके, अल्टरमैग्नेट विनिर्माण प्रक्रिया को सरल और अधिक लागत प्रभावी बनाते हैं।
• स्थायित्व: CrSb पृथ्वी पर प्रचुर मात्रा में, गैर-विषाक्त तत्त्वों द्वारा निर्मित है, जो इसे इलेक्ट्रॉनिक्स के भविष्य के लिए पर्यावरण के अनुकूल विकल्प बनाता है।

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