Учёные обнаружили ранее неизвестную форму магнетизма, пересмотрев представления о магнитном поведении, которые оставались неизменными более века. Это открытие, получившее название альтермагнетизм, выявило третью фундаментальную категорию коллинеарного магнетизма и открыло новые возможности для квантовых материалов, современной электроники и будущих вычислительных технологий.
Трое физиков, совершивших этот прорыв, стали лауреатами Европейской физической премии (Europhysics Prize) 2026 года — одной из самых престижных европейских наград в области физики конденсированного состояния. Отдел физики конденсированного состояния Европейского физического общества (EPS) отметил профессора Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга (JGU) Джайро Синову, доктора Либора Шмейкала и профессора Томаша Юнгвирта за работу, благодаря которой альтермагнетизм был признан самостоятельной формой магнитного упорядочения наряду с ферромагнетизмом и антиферромагнетизмом.
«Эта награда отмечает фундаментальное открытие, бросившее вызов одной из самых устоявшихся парадигм физики конденсированного состояния, — сказал профессор Джайро Синова, директор Междисциплинарного центра спиновых явлений (SPICE) при Майнцском университете. — Тот факт, что совершенно новая магнитная фаза оставалась скрытой более ста лет, показывает: даже в самых зрелых областях науки всё ещё могут обнаружиться принципиальные сюрпризы».
Прорыв стал результатом многолетнего сотрудничества исследовательской группы Синовы в Майнцском университете и команды Юнгвирта в Физическом институте Чешской академии наук в Праге. Шмейкал, который также был связан с пражским институтом, провёл в Майнце восемь лет — с 2016 по 2024 год: сначала занимался докторским исследованием, а затем работал постдоком в группе Синовы.
В этот период Шмейкал сыграл ведущую роль в разработке теоретической основы альтермагнетизма. Объединив передовые математические подходы к описанию симметрии со спинтроникой, которая изучает, как спин электрона можно использовать в электронных устройствах, исследователи выявили ранее не известный тип магнитного поведения.
Их предсказания вскоре привлекли экспериментальные группы по всему миру. Измерения электронных свойств и электрического транспорта в нескольких материалах подтвердили новую магнитную классификацию. С тех пор альтермагнетизм превратился в одно из самых активных направлений физики конденсированного состояния: исследования ведутся в Европе, Северной Америке и Азии.
Третья форма магнетизма переписывает физику
Более 100 лет физики в целом делили коллинеарные магниты на две основные категории: ферромагнетики и антиферромагнетики.
У ферромагнетиков магнитные моменты выстроены в одном направлении, что создаёт суммарную намагниченность. Такие материалы лежат в основе многих современных технологий магнитной памяти. В обычных антиферромагнетиках противоположно направленные магнитные моменты компенсируют друг друга, поэтому общей намагниченности нет, а электронное поведение сильно отличается от поведения ферромагнетиков.
Альтермагнетизм открывает неожиданную третью возможность.
Как и в антиферромагнетиках, в альтермагнетиках магнитные моменты взаимно компенсируются, и суммарной намагниченности нет. Однако их электроны могут проявлять свойства, которые раньше связывали с ферромагнетиками.
Это необычное сочетание позволяет альтермагнетикам проводить электрический ток с сильно поляризованными по спину электронами, а также демонстрировать чрезвычайно быструю магнитную динамику. Эти особенности могут сделать их ценными для нового поколения спинтронных устройств и потенциально повысить скорость и возможности будущих информационных технологий.
Значение открытия выходит далеко за пределы электроники. Альтермагнетизм представляет собой ранее не выделявшийся класс симметрии вещества и обнаружил неожиданные связи с несколькими крупными областями современной физики, включая топологические явления, нетрадиционную сверхпроводимость и квантовые материалы с сильным взаимодействием между электронами.
Как учёные открыли альтермагнетизм
Путь к этому открытию начался с теоретических исследований необычных способов, которыми электрический ток движется в магнитных материалах. Среди первых достижений было предсказание кристаллического аномального эффекта Холла — явления, связанного с электрическим транспортом в некоторых кристаллических структурах.
Поначалу эти неожиданные эффекты могли казаться особенностями отдельных материалов. Однако затем исследователи поняли, что их объединяет более общий принцип, связанный с симметриями электронных спинов.
Эти материалы оказались не отдельными исключениями из известных магнитных закономерностей, а представителями совершенно иной магнитной категории.
Важной вехой стал 2022 год, когда команда опубликовала полную классификацию альтермагнетизма по симметрии и выявила сотни материалов, в которых он потенциально может проявляться.
Затем физики-экспериментаторы проверили эти предсказания несколькими взаимодополняющими методами. Среди них — фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением (ARPES), показывающая, как ведут себя электроны внутри материалов, а также измерения электрического транспорта.
Результаты подтвердили альтермагнитное поведение в ряде материалов, что помогло экспериментально обосновать новую классификацию.
Интерес к открытию стремительно растёт. Всего за несколько лет появились сотни научных статей, а альтермагнетизм стал заметной темой международных конференций по физике. Растущее научное сообщество изучает как его фундаментальные свойства, так и возможные технологические применения.
Открытие отмечено престижной Европейской физической премией 2026 года
Europhysics Prize отмечает крупные достижения в физике конденсированного состояния — области, которая изучает физические свойства и поведение материалов. Премия учреждена в 1975 году и присуждается за открытия, которые существенно продвинули научное понимание; значительная часть отмечаемых исследований выполняется в Европе.
Премия 2026 года отмечает теоретические и экспериментальные достижения, благодаря которым альтермагнетизм был признан новой фундаментальной формой коллинеарного магнитного упорядочения.
Церемонию награждения запланировали на сентябрь 2026 года в рамках 32-й Генеральной конференции Отдела физики конденсированного состояния Европейского физического общества (CMD32) в Граце, Австрия.
Учёные, совершившие прорыв
Профессор Джайро Синова — профессор физики Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга в Германии и директор Междисциплинарного центра спиновых явлений при этом университете. Его исследования посвящены магнетизму, спинтронике и квантовым материалам.
Доктор Либор Шмейкал выполнил значительную часть ключевой теоретической работы, которая привела к выделению альтермагнетизма, во время работы в Майнцском университете с 2016 по 2024 год. Сейчас он связан с Институтом физики сложных систем Общества Макса Планка, Институтом химической физики твёрдого тела Общества Макса Планка и Физическим институтом Чешской академии наук.
Профессор Томаш Юнгвирт связан с Физическим институтом Чешской академии наук и Ноттингемским университетом. Он тесно сотрудничал с майнцской группой Синовы и сыграл центральную роль в создании теоретических основ альтермагнетизма.
Вместе их работа выявила фундаментальное свойство магнитного вещества, остававшееся незамеченным более века, и открыла совершенно новое направление исследований в квантовой физике и будущих электронных технологиях.