Bilişim teknolojilerinin daha yeşil ve daha verimli hâle gelmesi, daha yüksek kapasiteye sahip iletken malzemelerin üretilmesi için bilim insanları yıllardır çalışıyor. Özellikle manyetizma konusu, bu tartışmalarda öne çıkan alanlardan biri. Bu alanda çalışmalar yapan isimlerden biri de Türk Bilim İnsanı Mete Atatüre.
2020 yılında Thomas Young Madalyası da kazanan Atatüre, Cambridge Üniversitesinin Cavendish Laboratuvarı olarak da bilinen fizik bölümünün başkanlığını yürütüyor. Atatüre, kuantum fiziği alanındaki çalışmalarıyla tanınıyor.
Mıknatıs tek kutuplu olmak zorunda değil
Milâttan önce 600'lü yıllarda, günümüzde Aydın-Germencik yakınlarında olmasına rağmen ismi Manisa'ya verilmiş olan Magnesia, Manyetit cevherlerine sahipti. Manyetizma diye bir şey olduğu, bazı taşların bazı metallere yapışabildiği ilk o dönemde keşfedilmişti. Daha sonrasında da manyetizma ve mıknatıslar konusunda yapılan çalışmalarda, mıknatısların iki kutbu olduğu ortaya konmuştu. Mıknatısın bulunmasından 2700 yıl kadar sonra yine Anadolu'dan çıkan biri, Mete Atatüre, mıknatısların illâ da iki kutuplu olmalarının gerekmediğini ortaya koydu.
Mıknatısların bir ucu (+) yükle, bir ucu (-) yükle yüklüdür. Tutup da mıknatısı ikiye bölerseniz bir tarafı pozitif, bir tarafı negatif olmaz, elinizde iki tane mıknatıs olur ve bu mıknatısların da bir ucuz (+) diğer ucu (-) olur. Şimdiye kadar bu durumun tek alternatifi, parçacık fiziğinde manyetik tekkutupluluk adı verilen hipotetik bir element parçacığıydı. Atatüre ve ekibi ise kırmızı pas olarak bildiğimiz Fe2O3 oluşumunda ortaya çıkan topolojik yapılar üzerinde yaptıkları çalışmalarda enerjiyi tek yönlü, iki yönlü ya da 4 yönlü olarak dağıtabilmenin mümkün olduğunu ortaya koyarken, manyetik tekkutuplar da keşfetmeyi başardılar. Atatüre, "Monopoller (tekkutuplar) varsa ve onları izole etmeyi başarırsak bu, bulmacanın kayıp olduğu sanılan parçasını bulmak gibi olur." demişti. Bu izole tekkutuplar sabit değiller, sürekli hareket ediyorlar.
Morin transformasyon sıcaklığı olan 260 K (-13,15 C)'de bu pas dokularının dönüşlerinin yeniden düzenlendiğini belirten Atatüre ve ekibi, bu noktada kırmızı pas ile oluşan hermatit yapıların manyetizmayı engelleyici özelliklerinin, farklı mıknatıslanmalar üretmekte kullanılabildiğini ortaya koydu. Bu durumda ortaya çıkan küçük değişimler, özellikle dönen yapılarda küçük cepler oluşturuyor. Bu cepler de çoklu enerji salınımı, daha hızlı aktarım sağlıyor.
Araştırmacılar, "Hematitin, manyetik yükleri aracılığıyla AFM topolojik dokularını tespit etmek, işlemek ve işlevselleştirmek için yeni ve tamamlayıcı yollar açabilecek etkileşimli manyetik yük dağılımlarından oluşan zengin bir dokuyu desteklediğini gösterdik." diyor. Yani mıknatıslanmanın azaldığı AFM topolojilerini kullanarak manyetik yükleri daha verimli kullanmak mümkün. Atatüre ve ekibinin bu keşfi ile birlikte gelecekte bellek ve hafıza anlamında yeni nesil tasarımlara kapı da açmış durumda.
Araştırma Nature'da yayımlandı.