Topologická antiferomagnetická spintronika
Palivem rozvoje společnosti 21. století je neustálý vývoj elektronických součástek, které však spotřebovávají stále větší část světových zdrojů energie. Snížení spotřeby energie slibuje využití spinu – vnitřního magnetického momentu elektronu. Generování spinu elektronu bez rušivých magnetických polí nebo toxických prvků je ovšem obrovská výzva. V běžných krystalech se elektrony totiž vyskytují v párech s opačnými navzájem se rušícími spiny.
Libor Šmejkal se svými kolegy objevili novou třídu vodivých materiálů umožňujících rozdělení elektronů s opačným spinem. Jedná se o nový typ antiferromagnetů – krystalů se sousedními atomovými magnetickými momenty uspořádanými opačným směrem. Běžné antiferromagnety jsou navenek magneticky neviditelné a téměř po století jejich studia byly považovány za nevhodné pro generování spinu a nízkoztrátových proudů. Libor Šmejkal dokázal prostorové rozložení magnetického momentu v antiferromagnetu uspořádat tak, že navenek zůstává krystal magneticky neviditelný, ale elektrony uvnitř pociťují efektivní pole překvapivě milionkrát silnější než pole magnetu na ledničce! Nová antiferromagnetická pole pak umožňují až 100-násobné zesílení spinových signálů a v principu vedení elektrického proudu beze ztrát. Možnost vedení elektrického proudu beze ztrát podél určitých směrů v antiferromagnetech se dokonce podařilo experimentálně potvrdit v mezinárodním týmu složeném ze skupin v Praze, Německu a dalších světových pracovišť!
Objevy Libora Šmejkala přispěly k ustanovení nového oboru tzv. topologického magnetismu s nízkoztrátovými a vysoce mobilními elektrony, které slibuji široké spektrum aplikací ve vědě a technice. Ve vědě již nalezly uplatnění při mapování antiferromagnetických krystalů a při návrhu nového způsobu detekce temné hmoty. Pro techniku je velmi atraktivní, že mechanismus spinového rozdělení nevyžaduje těžké prvky a je možné jej zrealizovat za pokojové teploty. Antiferromagnety tak mají potenciál být v budoucnosti využity ke konstrukci počítačů inspirovaných lidským mozkem, ultrarychlému optickému a elektrickému zpracování informace, nebo dokonce přispět ke snížení světové spotřeby energie včetně prodloužení výdrže vašeho chytrého telefonu.