Naukowiec PG współautorem artykułu w prestiżowym „Nature”

Dr inż. Kamil Kolincio z Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej PG jest współautorem artykułu dotyczącego odkrycia niekonwencjonalnego magnetyzmu, który został opublikowany w prestiżowym brytyjskim czasopiśmie „Nature”. Współpracowało przy nim w sumie 23 autorów, w większości z Uniwersytetu Tokijskiego i japońskiego instytutu RIKEN.

Artykuł „A metallic p-wave magnet with commensurate spin helix", którego tematem jest odkrycie niekonwencjonalnego magnetyzmu typu p-wave w związku Gd₃Ru₄Al₁₂ domieszkowanym rodem, został opublikowany 22 października w „Nature” (str. 837 w tomie 646).

Charakterystyczną cechą uporządkowania odkrytego w tym związku jest ułożenie zlokalizowanych spinów w helisę, która jest współmierna z siecią krystaliczną, i towarzyszy mu niekonwencjonalne rozszczepienie pasm elektronowych – nieparzyste przy zmianie znaku spinu zdelokalizowanych elektronów przewodnictwa. Ten stan, z punktu widzenia symetrii, podobny do parowania atomów helu-3 w jego wysokociśnieniowej fazie, tutaj realizowany jest przez silne sprzężenie pomiędzy elektronami przewodnictwa i lokalnymi momentami magnetycznymi zlokalizowanymi na jonach gadolinu i tworzącymi tzw. oddychającą sieć Kagome – złożoną z naprzemiennie ułożonych równobocznych trójkątów, przedzielanych foremnymi sześciokątami.

To drugi znany materiał z uporządkowaniem tego typu, ale pierwszy mający zarazem metaliczny charakter, co pozwoliło na zbadanie zachowania elektronów przewodnictwa. Elektrony te pod wpływem złamania symetrii odwrócenia czasu przy sprzężeniu spin-orbita generują wyjątkowo silną odpowiedź galwanomagnetyczną w postaci anomalnego efektu Halla.

Eksperyment w Japońskim Kompleksie Badawczym Akceleratorów Protonów

Wkład naukowca z Politechniki Gdańskiej polegał na udziale w eksperymencie przeprowadzonym J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) w Tokai w Japonii, opierającym się na rozpraszaniu neutronów w celu zbadania struktury magnetycznej. Był on związany ze stażem podoktorskim jaki dr Kolincio odbywał w RIKEN Center for Emergent Matter Science w Wako (Japonia, aglomeracja tokijska). Dr Kolincio pracuje w Zakładzie Fizyki Nanomateriałów, będącym częścią Instytutu Nanotechnologii i Inżynierii Materiałowej na Wydziale Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej.

Szybsze i mniej energochłonne dyski twarde, pamięć i procesory

– W szerszym kontekście odkrycie to należy umiejscowić w obszarze spintroniki, będącej rozwinięciem dzisiejszej elektroniki. Obecnie większość urządzeń elektronicznych wykorzystujących magnetyzm, takich jak dyski twarde, opiera się na materiałach ferromagnetycznych, o właściwościach podobnych do znanych nam wszystkim magnesów, takich jakie wiszą na naszych lodówkach – wyjaśnia naukowiec. – Odkrywanie nowych rodzajów uporządkowania i możliwości wpływania przez nie na przepływ ładunku, bądź też sterowania uporządkowaniem magnetycznym za pomocą zewnętrznych czynników takich jak pole magnetyczne jest drogą do nowych – szybszych i mniej energochłonnych dysków twardych, pamięci lub nawet procesorów opartych na antyferromagnetykach.

Warto podkreślić, że ten rodzaj badań w obszarze egzotycznych i niekonwencjonalnych magnetyków, prowadzi jedynie kilkanaście zespołów badawczych na świecie.

O „Nature”

„Nature” to recenzowany brytyjski tygodnik naukowy założony w 1869 r. przez Normana Lockyera; obecnie wydawcą jest Springer Nature. Publikuje przełomowe wyniki badań ze wszystkich dziedzin nauk przyrodniczych, a jego artykuły należą do najczęściej cytowanych na świecie. To czasopismo, podobnie jak amerykański „Science” należy do czołówki periodyków o najwyższym współczynniku wpływu.

Dr inż. Kamil Krzysztof Kolincio jest adiunktem na Wydziale Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej Politechniki Gdańskiej.

Fizyk specjalizujący się w badaniu zjawisk związanych z uporządkowaniem elektronowym i magnetycznym w ciałach stałych. Jego prace koncentrują się na zrozumieniu współzależności pomiędzy elektronowymi i magnetycznymi stopniami swobody występującymi w ciałach stałych, takimi jak fale gęstości ładunku lub dalekozasięgowy magnetyzm.

Autor lub współautor ponad dwudziestu publikacji w prestiżowych czasopismach takich jak PNAS, Physical Review Letters, Physical Review B, i innych. Kierował dwoma bilateralnymi projektami NAWA w ramach programu Austria 2021, i Polonium 2021 realizowanych we współpracy odpowiednio z Politechniką Wiedeńską i Laboratoire CRISMAT we Francji.

Doktorat z fizyki uzyskał w 2013 r. na Université de Caen (Francja), a wcześniej ukończył studia magisterskie z fizyki technicznej na Politechnice Gdańskiej. Doświadczenie naukowe zdobywał m.in. podczas kilkuletniego stażu podoktorskiego w japońskim ośrodku RIKEN Center for Emergent Matter Science, gdzie prowadził badania nad fluktuacjami spinowymi oraz  geometrycznym efektem Halla i Nernsta pochodzącymi od chiralności przez nie niesionej.

W październiku został również jednym z laureatów w politechnicznym programie #Edushare, w ramach którego studenci wyróżniają swoich wykładowców.