منذ أكثر من نصف قرن، طرح عالِم الفيزياء الياباني يوسوكي ناغاوكا نظرية مثيرة للاهتمام عن طريقة تجعل الحقل المغناطيسي يتوسّع انطلاقاً من إلكترونات متعرجة تبحث بشكلٍ متواصل عن مكان ترتاح فيه وتكون مختلفة بالكامل عن نماذج المغناطيسية الحديدية التقليدية. يمكن تفسير ظاهرة رصدها العلماء حديثاً في مجموعة من أشباه الموصلات المتناوبة استناداً إلى تخمينات ناغاوكا، وقد تظهر في الوقت نفسه بعض المفاجآت غير المتوقعة.
أطلق باحثون من المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ تجربة تقضي بتركيب شبكات رقيقة ذرياً من مادتَين اصطناعيتَين مختلفتَين فوق بعضهما، بما يشبه الصفحات الموجودة في الكتاب الأقل سماكة في العالم، لإنتاج أثر متكرر يُعرَف باسم «نمط مواريه» أو التموّج في النسيج.
يوضح عالِم الفيزياء والمشرف الرئيسي على الدراسة، أيتاش إمام أوغلو: «أثارت هذه المواد اهتمام عدد كبير من العلماء في السنوات الأخيرة، نظراً إلى إمكانية استعمالها لاستشكاف الآثار الكمّية لتفاعل أقوى الإلكترونات. لكن بقيت المعلومات ضئيلة حول خصائصها المغناطيسية».
شمل النظام الجديد ست طبقات من نوعَين مختلفَين من أشباه الموصلات: ديسيلينيد الموليبدينوم وثاني كبريتيد التنغستن. على غرار الشبكات التي وصفها ناغاوكا، يمكن وضع كل طبقة فوق الأخرى بطريقة تضمن إنتاج زوايا تشتق من «نمط مواريه» في المساحات الواقعة بين الطبقات.
بعد تبريد الطبقات الرفيعة في الأسفل للتخلص من أكبر قدر ممكن من الاهتزاز الحراري، استُعمِل جهد كهربائي لإرسال كمية صغيرة من الإلكترونات. لكن على عكس نظرية ناغاوكا، لم تظهر أي قوة مغناطيسية إلا عند وجود فائض كبير من الإلكترونات.
بدل الانجذاب نحو التناغم المغناطيسي بفضل المساحات الفارغة، أدى التنافس على إيجاد مكان متناغم للتحرك فيه إلى إنتاج عمليات مزدوجة وقصيرة الأمد. ثم أصبحت المادة مغناطيسية بطريقة لم يشهدها علماء الفيزياء سابقاً بفضل نشوء كمية كافية من هذه الشراكات المتقطعة.
من المستبعد أن تؤدي هذه العملية إلى ابتكار تقنيات جديدة في أي وقت قريب، لكنها تمنح الباحثين لمحة مختلفة عن السلوكيات القادرة على توجيه الإلكترونيات في المستقبل.
