EraAIdailyNews, 22 September 2026 — Para ilmuwan menemukan cara yang mengejutkan untuk berpotensi menyalakan bentuk magnetisme tak biasa pada rutenium dioksida, material yang biasanya tampak tidak bermagnet. Ketika material itu dibuat menjadi lapisan ultra tipis yang hanya setebal beberapa lapis atom dan diberi regangan, elektronnya mengembangkan pola yang konsisten dengan altermagnetisme.
Altermagnetisme adalah keadaan magnetik yang baru-baru ini diusulkan dan menjanjikan untuk elektronika canggih. Fisikawan Rice University Ming Yi, bekerja sama dengan Bharat Jalan dari University of Minnesota dan Milan Radovic dari Paul Scherrer Institute, melaporkan temuan itu di jurnal Science Advances. Penelitian ini didanai oleh Departemen Energi AS melalui beberapa hibah, serta didukung oleh Gordon and Betty Moore Foundation melalui inisiatif EPiQS-nya dan Robert A. Welch Foundation.
Yi, profesor madya fisika dan astronomi, menyatakan rutenium dioksida adalah salah satu material pertama yang diusulkan sebagai kandidat altermagnetik, tetapi studi pada bentuk curahnya tidak menghasilkan bukti magnetisme. Menurutnya, riset mereka menunjukkan bentuk ultra tipisnya justru mungkin menjadi kunci untuk membuatnya bermagnet. "Rutenium dioksida adalah salah satu material pertama yang diusulkan sebagai kandidat altermagnetik, tetapi studi pada bentuk curahnya tidak mengembalikan bukti magnetisme," ujar Yi. "Penelitian kami menunjukkan bahwa bentuk ultra tipisnya, di sisi lain, mungkin menjadi kunci untuk menjadikannya bermagnet."
Untuk menyelidiki keadaan magnetik rutenium dioksida ultra tipis, peneliti memeriksa tekstur spinnya. Tekstur spin menggambarkan bagaimana momen magnetik material, yaitu spin elektronnya, tersusun dalam ruang. Pola itu dapat mengungkap apakah sebuah material bermagnet dan, jika ya, jenis magnetisme apa yang diperlihatkannya. Konsep ini mirip dengan cara pola goresan jari mengungkap identitas seseorang — tekstur spin menjadi "sidik jari" magnetik material.
Tim mengukur pola tersebut memakai teknik bernama spektroskopi fotoemisi terurai sudut beresolusi spin (spin-resolved angle-resolved photoemission spectroscopy). Yichen Zhang, penulis pertama makalah itu dan lulusan baru Rice, menyatakan setelah menganalisis pengukuran mereka, termasuk menyertakan perhitungan teoretis untuk menafsirkan hasilnya, tim menemukan bahwa dalam kondisi eksperimen mereka rutenium dioksida menunjukkan tekstur spin yang konsisten dengan magnetisme tidak konvensional. "Setelah menganalisis pengukuran kami, termasuk memperkaya interpretasi kami dengan perhitungan teoretis, kami menemukan bahwa, dalam kondisi eksperimen kami, rutenium dioksida menunjukkan tekstur spin yang konsisten dengan magnetisme tidak konvensional," jelas Zhang.
Menurutnya, hal itu menunjukkan rutenium dioksida curah dan ultra tipis, dalam kondisi yang tepat, mungkin memiliki sifat magnetik yang sangat berbeda satu sama lain meskipun tersusun dari material yang sama. Temuan ini menambah bukti bahwa dimensi material — dari tiga dimensi menuju dua dimensi — bisa mengubah sifat fundamentalnya secara drastis, fenomena yang kerap dijumpai di fisika material kuantum.
Peneliti menemukan perilaku spin tidak biasa itu muncul pada kondisi tertentu. Secara khusus, struktur elektron rutenium dioksida ultra tipis harus mengalami regangan kisi, yang memberikan tekanan pada struktur atom material tersebut. Tanpa regangan itu, seperti pada bentuk curah alaminya, spin elektron tidak menunjukkan tanda altermagnetisme. Regangan kisi di sini berperan seperti "tombol pengatur" yang bisa dinyalakan atau dimatikan.
Zhang menyatakan sifat yang bergantung pada regangan itu menunjukkan bahwa regangan kisi mungkin dapat dipakai sebagai tombol pengatur untuk memunculkan atau mengendalikan altermagnetisme. "Sifat yang bergantung pada regangan itu menunjukkan bahwa kami mungkin bisa menggunakan regangan kisi sebagai tombol pengatur untuk memunculkan atau mengendalikan altermagnetisme," kata Zhang. "Ini bisa sangat berguna saat memikirkan spintronika generasi berikutnya dan arsitektur memori akses acak (RAM)." Hasil itu memunculkan kemungkinan peneliti dapat sengaja menyesuaikan regangan kisi untuk mengendalikan perilaku magnetik pada material elektronik masa depan.
Kendali semacam itu dapat bernilai bagi spintronika, bidang yang memakai spin elektron sekaligus muatan listrik untuk memproses dan menyimpan informasi, serta bagi rancangan memori komputer baru. Berbeda dengan elektronika konvensional yang hanya memanfaatkan aliran muatan, spintronika menjanjikan perangkat yang lebih cepat, lebih hemat energi, dan lebih padat — kriteria vital di era data besar dan kecerdasan buatan.
Temuan itu juga menyoroti betapa sulitnya mengidentifikasi dan menggambarkan perilaku material kuantum. Rutenium dioksida telah berada di pusat perdebatan ilmiah panjang ketika fisikawan berusaha menentukan apakah bentuk curahnya bermagnet. Peneliti akhirnya mencapai kesepakatan bahwa rutenium dioksida curah tidak memperlihatkan magnetisme. Kesepakatan itu dicapai setelah serangkaian eksperimen yang teliti, namun kontroversi sempat memanas di komunitas fisika material selama beberapa tahun.
Yi menambahkan bahwa pekerjaan ini menunjukkan betapa kompleksnya pertanyaan-pertanyaan semacam ini. "Pekerjaan ini menunjukkan betapa kompleksnya pertanyaan-pertanyaan semacam ini," ujar Yi. "Persiapan material berkualitas tinggi dan protokol pengukuran yang cermat sangat krusial bagi pengamatan kami tentang sifat spin elektron yang benar. Hasilnya memerlukan analisis cermat dari spektroskopi fotoemisi terurai sudut beresolusi spin. Melalui ini, kami mampu menentukan tidak hanya simetri keadaan magnetik tetapi juga cara potensial untuk memanipulasinya dalam material kuantum generasi berikutnya."
Dengan demikian, penemuan ini tidak hanya menjawab pertanyaan lama tentang magnetisme rutenium dioksida, tetapi juga membuka jalan baru untuk merancang material fungsional yang sifat magnetiknya bisa dikendalikan melalui rekayasa regangan pada skala atom — langkah menuju memori komputer yang lebih cepat, lebih kecil, dan lebih efisien.
Sumber: ScienceDaily, Agustus 2026.
Tidak ada komentar
Posting Komentar