Existují klasické magnety, které si třeba přivezete z dovolené a dáte na lednici. A pak si možná řeknete, že všechno ostatní, co se „nepřisaje“ k ledničce, je prostě nemagnet. Svět magnetismu je ale mnohem bohatší a složitější. Altermagnety, experimentálně potvrzený objev Tomáše Jungwirtha, by mohly vyprávět! 

Vyprávět by mohl ale hlavně Tomáš Jungwirth, který se do toho pustil v rámci Neuron Clubu na půdě Fyzikálního ústavu v Praze: „O tom, že může existovat takový magnet, se ani nespekulovalo, bralo se to tak, že neexistuje. Zajímavé na tom je, že mnohé z nich jsme měli v šuplících a nestarali se o ně. Přitom těchto materiálů je desetkrát více. Jejich objevením se před námi otevřelo spoustu dalších možností."

Česká stopa v rychlejších a výkonnějších čipech v elektronice budoucnosti

Všechno to začalo v roce 2004, kdy vědecký tým z Fyzikálního ústavu AV ČR teoreticky předpověděl a následně experimentálně potvrdil pozorování tzv. spinového Hallova jevu. Zjednodušeně řečeno se vědcům podařilo v mikroelektronických obvodech nemagnetů „probudit“ magnetické chování. Objev sehrál klíčovou roli ve vývoji paměťových čipů. Vědce ale nezastavíš a tak fyzici pokračovali v další práci. 

Informace se dnes uchovávají prostřednictvím nahromaděných elektronů, naše telefony si díky tomu například pamatují, co jsme viděli, slyšeli. „A teď si představte, že Tomáš Jungwirth vymyslel to, že elektrony se nemusí přesouvat na pro ně velké vzdálenosti a někde hromadit, jen změní svůj stav. To je o několik řádů efektivnější, rychlejší a spotřebuje to mnohem méně energie než naše telefony a všechno, co je digitalizované. Objev má navíc další rozměr – takové prvky informace uchovávají a budou je umět rovnou zpracovávat. Do budoucna nám to umožní mnohem lepší paralelní zpracování dat, což je klíčové pro lepší fungování umělé inteligence, která pohání spoustu věcí,“ komentoval hlavní význam tohoto objevu Jaroslav Řasa, mecenáš Nadace Neuron.

A teď ještě další plusové body: objev umožňuje rychlejší zápis v čipech. Zatímco v současné elektronice se rychlost elektrických pulzů měří v nanosekundách, součástky týmu Tomáše Jungwirtha reagují na řádově rychlejší optické pulzy. Pokud se stále nechytáte, pak si představte nějakou rychlou situaci a teď ji třeba tisíckrát zrychlete. Z praktického pohledu tak objev slibuje například rychlejší a výkonnější počítače. A zásadní je i proto, že například součástky do mobilů, které dnes vstupují do průmyslové výroby, pravděpodobně do deseti let narazí na své limity. Průlomový objev českých vědců by mohl tyto limity odstranit a nahradit novými řešeními. 

Věda je ale běh na dlouhou trať, než se objev propíše do praxe, pár let to trvá. Výzkum altermagnetismu je na pomezí fyziky a mikroelektroniky a zaměřuje se na klasickou digitální elektroniku, kterou může mít člověk v kapse. Tak si za pár let řekneme, co jsme si do ní díky Tomášovi Jungwirthovi dali.

Přinese zásadní objev Tomáše Jungwirtha Česku první Nobelovu cenu za fyziku? 

„V roce 2018 jsme Tomášovi Jungwirthovi udělili Cenu Neuron za mimořádný vědecký objev, protože už tenkrát jsme věděli, že má nakročeno k velkému objevu. To se v letošním roce potvrdilo. Je to tak zásadní objev, že s největší pravděpodobností za něj jednou získá Nobelovu cenu za fyziku,“ připomněla Monika Vondráková, ředitelka a spoluzakladatelka Nadace Neuron.

Sám Tomáš s úsměvem říká, že profesionální věda není organizována jako profesionální sport, kde se soutěží o medaile a žebříčky. „Ale na druhou stranu, jestli ve vědě o něco soutěžíme, tak je to možná o tom, přijít jako první na to, jak něco funguje, nebo objevit něco, o čem lidi nevěděli, že vůbec existuje.“

Novým objevem se fyzikům podařilo otevřít dveře do nového světa. „Přesnější ale je, že jsme je spíš pootevřeli. Největší radost nám dělá to, že nevíme, co zkoumat dřív, otevřelo se nám spoustu fyzikálních dimenzí. Pořád je to ale základní fyzikální objev, výzkum bude trvat další desítky let, než se ho podaří posunout do fáze průmyslového vývoje,“ uzavřel Tomáš Jungwirth jednu část diskuze. 

Ředitel Astronomického ústavu AV ČR: Díky astronomii je v našem životě spousta technických vynálezů

Během Neuron Clubu vystoupil i astronom a ředitel Astronomického ústavu Akademie věd ČR Michal Bursa, který byznysmeny, mecenáše Nadace Neuron a další hosty seznámil s nejnovějšími průlomovými objevy a trendy v astrofyzice. Ať už šlo o změny ve vnímání gigantických černých děr, existenci terestriálních planet podobných Zemi, převratné změny v nahlížení na vývoj vesmíru nebo hledání života v naší Sluneční soustavě, všichni naslouchali se zatajeným dechem. Pomyslnou třešničkou na dortu bylo propojení obou přednášek díky objevům zejména v mikroelektronice, které oba obory spojují. Víte třeba, že váš “foťák” v mobilu, založený na CCD čipu, vznikl díky astonomii? A že wi-fi využilo stejné principy, jako nejprve vyvinuli astronomové pro analýzu signálů ze vzdálených qasarů?

Legenda české astronomie Jiří Grygar: Vesmír je obrovský, je to záhada pro celou lidskou civilizaci

Mezi hosty Neuron Clubu byla i legenda české astronomie, popularizátor vědy a astrofyzik Jiří Grygar, jehož naučný pořad Okna vesmíru dokořán hltala nejedna generace. Ačkoliv už dosáhl úctyhodného věku, stále působí na Fyzikálním ústavu a aktivně se zapojuje například do mezinárodního projektu – Observatoře Pierra Augera, na jejímž vzniku se před více než 20 lety podílel. „Observatoř se nachází v Argentině, na území 3000 km2, kde se prostřednictvím 1660 pozemních detektorů, nádrží s vodou, detekují kosmické částice s velkou energií, které do nádrží nalétávají. Je to největší světový detektor částic kosmického záření na světě,“ vysvětlil Jiří Grygar.

Kosmické záření je pro vědce stále velkou záhadou, stávající data observatoře ukazují, že částice pozorovaných energií pocházejí ze zdrojů mimo naši Galaxii. „Dat je ale pořád málo, částice přicházejí jen asi desetkrát za rok. Ani nejlepší teoretici nevědí, jak to příroda dělá. Jde to pomalu a budou potřeba další roky, než se to podaří objasnit. Vesmír je zkrátka obrovský. Je to obrovská záhada,“ připomněl Jiří Grygar svou celoživotní vášeň, která začala v osmi letech, kdy od rodičů obdržel knihu Vesmír novýma očima. Sen o mašinfírovi elektrické lokomotivy tak převálcovala láska ke hvězdám, která mu vydržela celý život. 

Neuron Club se uskutečnil 23. dubna 2024 v prostorách Fyzikálního ústavu v Praze. Nahlédněte do něj prostřednictvím fotogalerie.