Ερευνητική ομάδα παρουσίασε σε πρόσφατη μελέτη στο Nature Communications την πραγματοποίηση ενός αντι-σπιν πάγου, ενός συστήματος που λειτουργεί αντίθετα από τους συμβατικούς σπιν πάγους, παραβιάζοντας τον κανόνα του πάγου που τους διέπει.
Ενώ στους παραδοσιακούς τεχνητούς σπιν πάγους τα μικροσκοπικά σωματίδια απωθούνται για να ελαχιστοποιήσουν το τοπικό τοπολογικό φορτίο, στη νέα αυτή προσέγγιση χρησιμοποιήθηκαν ελκτικά σωματίδια, με αποτέλεσμα το σύστημα να επιδιώκει τη μεγιστοποίηση των τοπικών φορτίων.
Η χρήση περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου και πλέγματος
Για να επιτύχουν την ελκτική αλληλεπίδραση, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν κολλοειδή σωματίδια από πολυστυρένιο ενσωματωμένο με κόκκους οξειδίου του σιδήρου, τα οποία τοποθέτησαν σε ένα πενταεπταγωνικό πλέγμα από μικροσκοπικές εγκοπές. Εφαρμόζοντας ένα μαγνητικό πεδίο που περιστρέφεται γρήγορα στην επιφάνεια, κάθε ζεύγος σωματίδίων εναλλάσσεται μεταξύ έλξης και απώθησης, δημιουργώντας μια σταθερή καθαρή έλξη προς κάθε κατεύθυνση.
Σε απλά πλέγματα, όπως τα τετραγωνικά ή τα κηρήθρας, η αύξηση της έλξης οδήγησε σε κρυστάλλωση φορτίου, όπου τα υψηλά φορτία εναλλάσσονται τακτικά. Ωστόσο, στην πενταεπταγωνική γεωμετρία, οι πέντε και επτά πλευρών βρόχοι εμπόδισαν τη τέλεια εναλλαγή των φορτίων, προκαλώντας γεωμετρική απογοήτευση. Το σύστημα κατέληξε να διαθέτει πολλές ισοδύναμες διατάξεις αντί για μία ενιαία τακτική, αποδεικνύοντας ότι η απογοήτευση μπορεί να προκύψει από την αδυναμία παγκόσμιας μεγιστοποίησης του φορτίου.
Οι προοπτικές της νέας τεχνολογίας
Η δυνατότητα εναλλαγής των αλληλεπιδράσεων μεταξύ απώθησης και έλξης μέσω του προσανατολισμού του μαγνητικού πεδίου προσφέρει νέες δυνατότητες στον προγραμματισμό τεχνητών συστημάτων πάγου. Η προσέγγιση αυτή αναμένεται να αξιοποιηθεί σε νανομαγνητικές, υπεραγώγιμες ή μεταϋλικές πλατφόρμες, συμβάλλοντας στην κατανόηση της εμφάνισης και της εξαφάνισης της απογοήτευσης σε φυσικά συστήματα.