Międzynarodowy zespół badaczy – z udziałem dr. inż. Kamila Kolincio z Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej Politechniki Gdańskiej – odkrył niezwykły rodzaj magnetyzmu w nowym metalicznym materiale. Otwiera on drogę do szybszych, bardziej energooszczędnych pamięci i układów elektronicznych nowej generacji. Wyniki badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Nature.

W nowo opisanym materiale atomowe momenty magnetyczne nie ustawiają się w jednym kierunku – jak w klasycznych magnesach – lecz tworzą regularną helisę, zgodną z symetrią sieci krystalicznej. Taki „skręcony” układ sprawia, że elektrony poruszają się inaczej w zależności od kierunku przepływu prądu, dzięki czemu opór elektryczny staje się zależny od orientacji względem osi helisy. To bezpośredni dowód na to, że spin – a nie tylko ładunek – steruje transportem elektronów, co stanowi podstawę szybko rozwijającej się dziedziny spintroniki.

Najbardziej przełomowym elementem odkrycia jest obserwacja silnego anormalnego efektu Halla bez konieczności stosowania zewnętrznego pola magnetycznego. W praktyce oznacza to, że: wystarczy krótki impuls prądu, a napięcie poprzeczne pojawiające się w próbce informuje, jak ustawiona jest helisa spinów. To dokładnie ten rodzaj sygnału, który umożliwia przechowywanie informacji w postaci „helisa lewoskrętna = 0” i „helisa prawoskrętna = 1”, bez użycia dużych magnesów czy energiochłonnych pól.

Badany związek – Gd₃Ru₄Al₁₂ domieszkowany rodem – jest dopiero drugim znanym materiałem wykazującym taki typ uporządkowania, ale jedynym o charakterze metalicznym. To umożliwiło bezpośrednie badanie zachowania elektronów przewodnictwa i ich nietypowych pasm energetycznych. Dr inż. Kamil Kolincio współprowadził kluczowe pomiary rozpraszania neutronów w japońskim ośrodku J-PARC, które potwierdziły helikalną strukturę magnetyczną. Badania realizował w ramach stażu podoktoranckiego w RIKEN Center for Emergent Matter Science.