Cenu Neuron za významný vědecký objev ve fyzice získal Tomáš Jungwirth

Cena Neuron putuje již poněkolikáté do Fyzikálního ústavu AV ČR. Za významný vědecký objev ve fyzice za rok 2018 byla udělena Tomáši Jungwirthovi, vedoucímu Oddělení spintroniky a nanoelektroniky. Oceněn byl za objev způsobu, jakým lze zapsat informace pomocí spinu částic v antiferomagnetických materiálech. Tím se svými kolegy položil základy k využití antiferomagnetů ve spintronice, odvětví elektroniky využívající spin elektronů. Podílel se i na tvorbě prototypu čipu, kterým se dá technologie propojit se současnou mikroelektronikou.

Jméno Tomáše Jungwirtha patří mezi často skloňované ve světě fyziky, sám ovšem zdůrazňuje, že se jedná o práci celého týmu: „Individuální ocenění pro mě je na hraně – sice mám asi podstatnou koordinační roli, ale jinak jsme velmi široký tým."

Skupina T. Jungwirtha (sedící vpravo) u experimentální aparatury.

A právě společné úsilí týmu Tomáše Jungwirtha má nyní potenciál výrazně posunout možnosti elektroniky. Jako první na světě použil se svými kolegy v rámci ERC projektu 0MSPIN antiferomagnety k ukládání informace. K zápisu byla využita speciální symetrie krystalové struktury zkoumaných antiferomagnetů – při průchodu běžného elektrického proudu se zde vytvoří virtuální atomové „cívky“, měnící orientaci spinů na antiferromagneticky uspořádaných atomech. Rychlost tohoto procesu odpovídá řádově pikosekundám. Snadný je i proces elektrického čtení. Proto mají antiferomagnety potenciál k výrobě pamětí tisíckrát rychlejších než jsou paměti dnes běžně dostupné. Antiferomagnetická paměť má i další překvapivé vlastnosti. Například nemusí být binární ale i analogová, díky čemuž má potenciál v oblastech jako jsou umělé neuronové sítě. Navíc ji nedokáže narušit ani velmi silné vnější magnetické pole.

Podrobnější informace o antiferomagnetických pamětech je možné najít v naších předchozích článcích, které byly zveřejněny na jaře tohoto roku, nebo doporučujeme také medailonek na webu NF Neuron. Zajímavost této oblasti výzkumu podtrhuje i nedávno získaný grant Horizon 2020 v programu Future and Emerging Technologies a grant z Grantové agentury ČR, která pokračování výzkumu podpořila v programu EXPRO pro excelentní výzkum.

Nadační fond Neuron, který byl založen na podporu českých vědeckých osobností světového významu, udílí každoročně ceny nejen za přelomové objevy, ale i za celoživotní přínos vědě a pro mladé nadějné vědce. Podporuje také práci učitelů a popularizační projekty. Cenu Neuron letos obdrželo deset osobností, mezi které byla rozdělena odměna 9 milionů korun.

Ocenění od NF Neuron v minulosti získala i řada dalších úspěšných současných či bývalých pracovníků Fyzikálního ústavu: Kamil Olejník, Lukáš Palatinus, Kateřina Falk, Jindřich Kolorenč, Hynek Němec, Anna Fučíková, Petr Hořava, Bedřich Velický a Jan Peřina ze Společné laboratoře optiky, provozované ve spolupráci s Univerzitou Palackého. Více o minulých laureátech

Slovníček:
Spin, nazývaný též vlastní moment hybnosti, je vektorová veličina charakterizující elementární částice, analogická orbitálnímu momentu hybnosti. Se spinem je v případě některých částic, jako je právě elektron, spojen magnetický moment, jehož směr je určen směrem spinu. Látky mají různé uspořádání spinů elektronů a podle toho se liší svými magnetickými vlastnostmi.

Ve feromagnetických materiálechjsou spiny elektronů orientované jedním směrem a tím společně přispívají k magnetizaci látky. Díky jednotné orientaci spinů je možné tyto materiály snadno ovládat, např. pomocí magnetického pole, a detekovat. Zároveň po vypnutí zapisovacího magnetického pole zůstávájí spiny společně a trvale v zapsaném směru a mohou tak sloužit k ukládání informace.

V antiferomagnetických látkách, se směr spinů pravidelně střídá od atomu k atomu. V důsledku toho antiferomagnety navenek nejeví žádnou magnetizaci a až donedávna byly považovány za nevyužitelné pro ukládání dat. Vědci z Fyzikálního ústavu však nedávno vynalezli nové metody, kterými lze antiferomagnety použít k zápisu, čtení a ukládání informací a vyvinuli i i experimentální zařízení, které je možné připojit k běžnému počítači a ukázat na něm princip antiferomagnetické paměti.