Europese natuurkundeprijs voor ontdekkers van derde soort magnetisme

De ontdekkers van een nieuwe soort magnetisme krijgen een van de belangrijkste Europese prijzen in de natuurkunde. De Europese natuurkundevereniging EPS kent de Europhysics Prize 2026 toe aan Jairo Sinova van de Johannes Gutenberg-Universität in Mainz, Libor Šmejkal en Tomáš Jungwirth. Zij lieten zien dat er naast de twee bekende soorten magneten een derde soort bestaat: altermagnetisme. De prijs wordt op 22 september uitgereikt tijdens een natuurkundecongres in het Oostenrijkse Graz.

De Europhysics Prize bestaat sinds 1975 en wordt dit jaar voor de 42e keer toegekend. Volgens het Tsjechische Fysisch Instituut, waar Jungwirth werkt, wonnen veertien eerdere winnaars later ook de Nobelprijs voor Natuurkunde. Het is de eerste keer dat de prijs (deels) naar Tsjechië gaat.

Twee soorten magneten, en nu een derde

Elk elektron gedraagt zich als een piepklein magneetje dat een bepaalde kant op wijst. Die eigenschap heet spin. Hoe al die magneetjes in een stof ten opzichte van elkaar staan, bepaalt wat voor magneet het is.

In een gewone magneet, zoals op de koelkast, wijzen ze allemaal dezelfde kant op. Samen vormen ze één sterke magneet. Zulke magneten zitten bijvoorbeeld in harde schijven en in sommige soorten computergeheugen.

In een zogeheten antiferromagneet staan de magneetjes om en om tegengesteld. Ze heffen elkaar op, dus van buiten merk je niets. Ruim honderd jaar gingen natuurkundigen ervan uit dat elke magneet van dit type bij een van deze twee soorten hoort.

Een altermagneet blijkt een derde mogelijkheid. Net als bij een antiferromagneet heffen de magneetjes elkaar op, dus het materiaal trekt niets aan. Toch gedragen de elektronen die erdoorheen stromen zich als in een gewone magneet: ze worden gesorteerd op de richting van hun spin. Volgens de onderzoekers kunnen altermagneten bovendien heel snel van magnetische toestand wisselen.

Van theorie naar bewijs

Het werk begon op papier. In 2019 voorspelde het team van Sinova in Mainz het bestaan van deze magneten. Šmejkal werkte van 2016 tot 2024 in die groep, eerst als promovendus en later als onderzoeker, en had daarnaast een aanstelling in Praag. Hij deed volgens de universiteit veel van het beslissende theoretische werk, in nauwe samenwerking met de groep van Jungwirth aan het Fysisch Instituut van de Tsjechische Academie van Wetenschappen.

In 2022 publiceerde het team een complete indeling van altermagneten, met honderden materialen die in aanmerking kwamen. Begin 2024 volgde het eerste directe bewijs. Onderzoekers bekeken mangaantelluride met fel licht uit een deeltjesversneller. Die stof stond tientallen jaren te boek als gewone antiferromagneet, maar bleek het typische gedrag van een altermagneet te vertonen. Het tijdschrift Science zette altermagnetisme daarna op de lijst van belangrijkste wetenschappelijke doorbraken van 2024.

Inmiddels is altermagnetisme een van de snelst groeiende onderzoeksgebieden in de natuurkunde, met honderden publicaties in een paar jaar en onderzoeksgroepen in Europa, Noord-Amerika en Azië.

Waarom dit belangrijk is

Altermagneten zijn vooral interessant voor spintronica: elektronica die niet alleen de elektrische lading van elektronen gebruikt, maar ook hun spin. Daarmee kun je informatie opslaan en uitlezen. Gewone magneten kunnen dat goed, maar ze storen elkaar als je ze heel dicht op elkaar zet, zoals in een chip met miljarden geheugencellen. Altermagneten hebben dat probleem niet, omdat ze van buiten niet magnetisch zijn. Dat maakt kleinere, snellere en zuinigere geheugenchips denkbaar.

Volgens de onderzoekers raakt de ontdekking ook aan andere grote vragen in de natuurkunde, zoals supergeleiding: stroom geleiden zonder enige weerstand. De volgende stap is uitzoeken welke altermagneten het beste werken en hoe je ze in chips verwerkt. Daar wordt nu wereldwijd aan gewerkt.

Wat betekent dit voor de weg naar de singulariteit?

Steeds krachtigere AI vraagt om steeds meer rekenkracht, en een groot deel van de energie in computers gaat op aan het bewaren en heen en weer sturen van data. Een nieuwe soort magneet die informatie compact, snel en zuinig kan vasthouden, is daarom een bouwsteen voor de computers van de toekomst. Het laat ook zien dat zelfs een oud vakgebied als magnetisme nog fundamentele verrassingen kan opleveren.

Hier kan AI zelf een flinke rol gaan spelen. De theorie wijst honderden kandidaat-materialen aan, en die allemaal doorrekenen en vergelijken is precies het soort werk waarin AI-modellen snel beter worden. Zulke modellen combineren kennis van scheikunde, kristallen en elektronica die bij mensen vaak over verschillende specialisten verspreid zit. AI-agents gingen al op zoek naar verwante magneten voor computergeheugen. Hoe sneller zulke voorspellingen in het lab getest worden, hoe eerder deze derde soort magneet zijn weg naar echte chips vindt.

Wat is de technologische singulariteit? Lees de uitleg →