Home » Productie Industrie » Productie Automatisering » Elektronica / Elektrische systemen » SLAC bevestigt altermagnetisme: basis voor snellere chips
Door: Redactie - 5 november 2026 |
Een onderzoeksteam van het Amerikaanse SLAC National Accelerator Laboratory heeft overtuigend experimenteel bewijs gevonden voor altermagnetisme, een derde hoofdvorm van magnetisme naast de twee typen die al negentig jaar bekend staan. Met gepolariseerde röntgenstraling van de Europese synchrotron ESRF in Frankrijk toonden de onderzoekers een unieke chirale signatuur aan in het materiaal mangaantelluride. De vondst, gepubliceerd in het tijdschrift Science, kan de weg vrijmaken voor snellere chips, zuinigere datacenters en nieuwe stappen in kwantumtechnologie.
Fysici deelden magnetische materialen bijna negentig jaar lang in twee hoofdgroepen in: ferromagneten en antiferromagneten. Altermagnetisme doorbreekt die tweedeling. Het team onder leiding van onderzoeker Daniel Jost van SLAC en het Stanford Institute for Materials and Energy Sciences bestudeerde mangaantelluride, een materiaal dat decennialang als gewone antiferromagneet gold. Nieuwe metingen wezen op iets anders: de spins van de elektronen wisselen elkaar af zonder netto magnetisch veld te produceren, maar de kristalstructuur eromheen is gedraaid ten opzichte van de buurspins. Die draaiing doorbreekt een symmetrie die normale antiferromagneten wel hebben, en dat is precies het kenmerk van altermagnetisme. Onderzoekers stelden de term pas in 2022 voor, en deze proef levert nu het harde experimentele bewijs waar de theorie om vroeg. Pas de afgelopen jaren leverden experimenten aanwijzingen op die niet pasten bij de oude tweedeling, wat de zoektocht naar een derde categorie aanwakkerde.
Magnetisme hangt af van spin, een kwantumeigenschap van elektronen die zich in twee richtingen kan voordoen: op of neer. In ferromagneten wijzen alle spins dezelfde kant op, waardoor het materiaal een meetbaar magnetisch veld opbouwt, zoals een gewone koelkastmagneet. Mensen gebruiken deze eigenschap al duizenden jaren. Antiferromagneten werken anders. Daar wisselen de spins van buurelektronen elkaar af, waardoor hun bijdragen elkaar opheffen en er geen magnetisch veld overblijft. Deze tweede groep kregen wetenschappers al in 1933 in beeld. Beide groepen vormden decennialang het enige referentiekader, totdat onderzoek naar altermagnetisme die aanname onderuit haalde. Ferromagneten raken bovendien makkelijk verstoord door een extern magnetisch veld, terwijl antiferromagneten zo onzichtbaar zijn dat apparaten de informatie erin moeilijk kunnen uitlezen. Voor engineers die magnetische sensoren en aandrijvingen ontwerpen, was dat onderscheid tot nu toe genoeg om materiaalkeuzes op te baseren.
Om een onomstotelijk bewijs te vinden, reisde het team naar de European Synchrotron Radiation Facility in Frankrijk. Op de ID32-bundellijn gebruikten de onderzoekers circulair gepolariseerde röntgenstraling, waarbij het elektrische veld linksom of rechtsom draait. Chirale materialen verstrooien deze twee bundels verschillend, terwijl niet-chirale materialen beide bundels identiek verstrooien. De meting liet een duidelijk verschil zien tussen de twee polarisaties in mangaantelluride, exact het signaal dat bij altermagnetisme past en dat bij een gewone antiferromagneet zou ontbreken. Het oorspronkelijke onderzoek van SLAC toont dat de proef in 2024 voor het eerst slaagde en begin 2025 herhaald werd, met dezelfde uitkomst. Die herhaling gaf het team het vertrouwen om de resultaten te publiceren. De onderzoekers herhaalden de meting bewust op twee verschillende momenten om toevalstreffers uit te sluiten, een gangbare werkwijze bij fundamenteel natuurkundig onderzoek.
Voor de elektronica-industrie is het onderscheid niet alleen theoretisch. Spintronica, een vakgebied dat elektronenspin inzet naast elektrische lading, zoekt al jaren naar een magnetisch materiaal dat stabiel blijft en toch bruikbare spinstromen levert. Ferromagneten vallen af omdat een voorbijkomende magneet de opgeslagen data kan verstoren. Antiferromagneten zijn stabiel, maar te onzichtbaar om snel uit te lezen. Altermagnetisme combineert naar eigen zeggen van Jost het beste van twee werelden: geen netto magnetisering, dus stabiliteit, en toch een elektronische structuur die spin-gepolariseerde stromen opwekt. Dat geeft ontwerpers van elektronica en halfgeleiders een extra vrijheidsgraad, met geheugen, dataopslag en energiezuinige datacenters als voor de hand liggende toepassingen.
De ontdekking geeft onderzoekers een nieuwe materiaalklasse om te verkennen, maar praktische toepassingen liggen nog niet om de hoek. De volgende stap is leren hoe de altermagnetische toestand aangestuurd kan worden met licht en elektriciteit, zodat ingenieurs er uiteindelijk werkende componenten mee kunnen bouwen. Co-auteur Rachel Nickel, postdoc bij ESRF, noemt het tempo waarin de theorie binnen een paar jaar experimenteel bevestig is opvallend snel voor een nieuw fysisch verschijnsel. Het onderzoek werd deels gefinancierd door het Amerikaanse Department of Energy en is gepubliceerd in Science. Voor de langere termijn ligt er een stevige basis voor verder werk aan kwantumtechnologie, computergeheugen en efficiëntere datacenters, al zal dat meerdere jaren onderzoek en ontwikkeling vergen. Ingenieurs zullen eerst prototypes moeten bouwen en testen voordat altermagnetische chips de productielijn bereiken, een proces dat doorgaans jaren duurt.
Dit artikel delen op je eigen website? Geen probleem, dat mag. Meer informatie.
Onafhankelijk nieuwsplatform voor de proces- en productie-industrie in Nederland en België. Dagelijks nieuws, achtergronden, columns en de complete industrie-agenda.
