PROBACA.COM – Pernah melihat magnet kulkas menempel kuat, sementara jarum kompas sibuk menunjuk arah utara? Di balik hal sehari-hari itu, dunia magnet ternyata tidak sesederhana “menarik” atau “tidak menarik”. Selama hampir sembilan dekade, para ilmuwan menganggap hanya ada dua jenis utama magnetisme. Kini, sebuah tim peneliti mengklaim menemukan bukti kuat bahwa ada jenis ketiga.
Namanya altermagnetisme. Temuan ini datang dari tim yang dipimpin ilmuwan di SLAC National Accelerator Laboratory milik Departemen Energi Amerika Serikat. Hasil penelitiannya diterbitkan di jurnal Science.
“Jenis ketiga” ini muncul karena sejumlah pengamatan dalam beberapa tahun terakhir tidak cocok dimasukkan begitu saja ke dalam dua kotak lama: feromagnetisme dan antiferomagnetisme. Daniel Jost, penulis utama sekaligus associate scientist di SLAC dan Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, mengatakan hasil timnya memberikan konfirmasi eksperimental yang kuat bahwa altermagnetisme memang nyata.
Untuk melihat apa yang membuatnya istimewa, kita perlu turun ke skala atom. Magnetisme berkaitan dengan sifat kuantum elektron yang disebut spin. Spin bukan berarti elektron benar-benar berputar seperti bola kecil, tetapi perilakunya dalam beberapa hal mirip dengan momentum sudut. Ilmuwan biasanya menggambarkan dua orientasi spin sebagai “atas” dan “bawah”.
Ketika spin-spin ini tersusun dalam pola tertentu, sebuah material bisa memiliki sifat magnetik. Namun, susunan itu belum tentu menghasilkan medan magnet yang bisa kita deteksi dari luar.
Pada bahan feromagnetik, spin elektron mengarah ke arah yang sama—atas, atas, atas, atau bawah, bawah, bawah. Efeknya saling menumpuk dan menghasilkan medan magnet seperti yang kita kenal pada magnet biasa.
Antiferomagnetik bekerja dengan cara berbeda. Spin-spin yang berdekatan mengarah berlawanan—atas, bawah, atas, bawah. Sumbangan magnetiknya saling menghapus, sehingga material tersebut tidak memiliki magnetisasi total yang tampak dari luar.
Dua pola itu menjadi kerangka utama untuk memahami magnetisme sejak lama. Tetapi kemudian para ilmuwan menemukan material yang tampaknya “bermain di dua lapangan”. Spin-nya bergantian seperti antiferomagnet, dan tidak menghasilkan magnetisasi total. Namun material tersebut juga dapat mendukung arus spin—aliran informasi yang dibawa oleh sifat spin elektron, bukan hanya oleh muatan listriknya.
Bayangkan dua jalur pengiriman informasi. Jalur pertama memakai “paket” muatan listrik, sedangkan jalur kedua memanfaatkan orientasi spin sebagai kode. Arus spin dapat membawa informasi lewat kode tersebut. Kemampuan ini sebelumnya lebih sering dikaitkan dengan perilaku feromagnetik.
Kombinasi yang tampak bertentangan itulah yang mendorong para peneliti memperkenalkan istilah altermagnet pada 2022. Pada material ini, spin tetap tersusun bergantian, tetapi struktur kristal di sekitar spin yang berlawanan mengalami rotasi relatif satu sama lain.
Perbedaannya memang sangat halus. Namun, seperti memutar sedikit susunan ubin lantai, perubahan kecil itu dapat mengubah cara elektron bergerak dan berperilaku. Rotasi tersebut memecahkan jenis simetri tertentu yang masih dimiliki antiferomagnet biasa. Hasilnya, altermagnet bisa menggabungkan sifat-sifat yang sebelumnya dianggap tidak cocok berada dalam satu material.
Meski bukti pendukung terus bertambah, para ilmuwan masih membutuhkan tanda yang benar-benar menentukan: kiralitas, atau bisa disebut juga “kekidal-kananan” suatu struktur.
Contoh paling mudah adalah tangan kita. Tangan kiri dan tangan kanan merupakan bayangan cermin satu sama lain, tetapi tangan kiri tidak bisa dipasangkan sempurna dengan sarung tangan tangan kanan. Keduanya punya bentuk yang sama secara umum, tetapi tidak dapat ditumpangtindihkan begitu saja.
Dalam altermagnet, susunan atom dan spin elektron dapat menghasilkan “kekidalan” serupa pada struktur elektronik dan magnetiknya. Antiferomagnet konvensional tidak menunjukkan tanda kiral yang sama. Karena itu, mendeteksi kiralitas bisa menjadi cara penting untuk membedakan altermagnet sungguhan dari material yang hanya tampak mirip.
Tim peneliti memilih mangan telurida, atau manganese telluride (MnTe), sebagai bahan uji. Selama puluhan tahun, material ini dianggap sebagai antiferomagnet biasa. Namun, penelitian yang lebih baru mulai mengisyaratkan bahwa MnTe mungkin termasuk ke dalam kategori altermagnet yang baru diusulkan.
Untuk mengintip struktur magnetik yang sangat sulit dilihat, para peneliti melakukan eksperimen di European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) di Prancis. Fasilitas ini memiliki jalur sinar ID32 yang menghasilkan sinar-X terpolarisasi dengan kendali sangat presisi.
Mereka menggunakan sinar-X terpolarisasi melingkar—sinar-X dengan medan listrik yang berputar. Teknik ini memungkinkan para ilmuwan menyelidiki pola magnetik halus di dalam material. Dari sinilah tim mencari tanda kiralitas yang selama ini menjadi bagian yang hilang dari teka-teki altermagnetisme.
Menurut Jost, hingga 2024 sudah ada sejumlah petunjuk kuat bahwa altermagnetisme benar-benar ada. Namun, masih terdapat satu bukti penting yang belum ditemukan. Dengan mengidentifikasi tanda kiral pada MnTe, penelitian ini memberikan dukungan eksperimental yang lebih tegas bagi keberadaan fase magnetik ketiga tersebut.
Temuan ini bukan sekadar soal menambah satu istilah baru dalam buku fisika. Material altermagnet berpotensi membantu pengembangan teknologi masa depan, termasuk sistem memori canggih, perangkat kuantum, dan pusat data yang lebih hemat energi.
Nah, magnet ternyata tidak hanya punya pilihan “semua spin searah” atau “spin saling membatalkan”. Altermagnetisme menunjukkan bahwa susunan atom yang sedikit berputar bisa membuka jalan tengah yang mengejutkan—tanpa magnetisasi total, tetapi tetap mampu membawa informasi lewat spin.
***
DISCLAIMER: Sebagian proses pengolahan artikel ini dibantu oleh teknologi AI. Pembaca disarankan memverifikasi kembali data dan informasi melalui sumber resmi atau sumber primer
Disadur dari ScienceDaily
