Sto let byly magnety dva. Za objev třetího mají Češi cenu

Taneční pár se rozdělí a každý z tanečníků zamíří jiným směrem do publika. Přesně touhle metaforou fyzik Libor Šmejkal vysvětluje laikům altermagnetismus, nový druh magnetismu, který spolu s kolegy objevil – uvnitř materiálu totiž elektrony podobně „tečou" dvěma různými směry.

Evropská fyzikální společnost udělila letošní Europhysics Prize za objev altermagnetismu třem lidem: profesoru Jairu Sinovovi z univerzity v Mohuči, dále Liboru Šmejkalovi, který od konce roku 2024 vede vlastní výzkumnou skupinu na Institutu Maxe Plancka v Drážďanech a zároveň zůstává spojený s Fyzikálním ústavem Akademie věd ČR, a Tomáši Jungwirthovi z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR a britské University of Nottingham. Podle Českého rozhlasu ji čeští fyzici získávají poprvé v historii.

Co je altermagnetismus

Fyzikové sto let rozeznávali jen dva druhy magnetismu. U feromagnetů – klasických magnetů, co drží nákupní seznam na ledničce – ukazují všechny atomární „kompasy" stejným směrem, a proto k sobě magnet přitahuje kov. U antiferomagnetů se sousední atomární kompasy naopak přesně střídají a navenek se vyruší – takový materiál na ledničce nedrží. Altermagnety se navenek chovají jako tahle druhá skupina, protože se kompasy stejně tak vyruší. Liší se ale tím, jak jsou atomy kolem každého kompasu vůči sobě pootočené. Právě díky tomu se elektrony uvnitř materiálu rozdělí na dvě skupiny podle svého vlastního otáčení, kterému fyzikové říkají spin, a každá skupina se pak materiálem pohybuje jinak – něco, co jinak umí jen obyčejný magnet. Odtud plyne i metafora s tanečníky z úvodu: pár se rozdělí a každý zamíří jiným směrem.

Šmejkal a Jungwirth s kolegy tuhle třídu materiálů teoreticky popsali a zařadili do jednotného rámce v roce 2022. O dva roky později tým z Fyzikálního ústavu AV ČR a spolupracujících pracovišť v Německu, Rakousku, Británii a Švýcarsku experimentálně potvrdil, že altermagnetismus skutečně existuje – na krystalu teluridu manganu ho změřili na synchrotronu, obřím zařízení, které dovoluje nahlédnout, jak se elektrony v materiálu skutečně chovají. Časopis Science zařadil objev mezi vědecké průlomy roku 2024. „Objev altermagnetismu nastartoval nové směry světového výzkumu v oblasti nových fyzikálních a materiálových principů vysoce škálovatelných a energeticky úsporných IT součástek," shrnul tehdy jeho význam Jungwirth pro Akademii věd ČR.

K čemu se to může hodit

Altermagnety totiž kombinují výhody obou starších typů, aniž by přebíraly jejich nevýhody. Nemají kolem sebe žádné vlastní magnetické pole, takže se sousední součástky na čipu nebudou navzájem magneticky ovlivňovat – to dnešní magnetické paměti komplikuje a brzdí jejich zahušťování. Zároveň ale umožňují elektronům proudit tak, jak to jinak umí jen silné magnety, a to při extrémně vysokých frekvencích. Pro budoucí paměti, procesory a elektroniku, která míň plýtvá energií a míň se zahřívá, by to mohlo znamenat rychlejší a šetrnější čipy, než jaké dokážou postavit dnešní technologie. Do praxe má altermagnetismus ještě daleko – dnes jde o výzkum materiálů v laboratořích, ne o hotovou technologii v obchodech.

Původní práce z let 2019 až 2024 mají už tisíce citací, což je podle Jungwirtha nástup zhruba desetkrát rychlejší, než je u průlomových objevů ve fyzice obvyklé. Cenu, která tuhle práci oceňuje, laureáti převezmou 22. září 2026 na konferenci CMD32 v rakouském Grazu.

Cesta od turnaje fyziků k evropské ceně

Šmejkala k fyzice přivedla už střední škola – Mendelovo gymnázium v Opavě, kam díky tehdejšímu řediteli Petru Pavlíčkovi přišel učitel, který studenty zapojoval do soutěží. Do Turnaje mladých fyziků se tak poprvé dostal už ve třetím ročníku a postoupil až do světového kola v Koreji. Studovat začal na Masarykově univerzitě. Zaujala ho tam ale práce Tomáše Jungwirtha, a tak na doktorát zamířil na Univerzitu Karlovu a do Fyzikálního ústavu Akademie věd. Se samotným Jungwirthem se seznámil díky profesoru Václavu Holému z Univerzity Karlovy, který ho s ním spojil. Spolupráce mezi nimi trvá už přes deset let a vedla až k dnešnímu ocenění. V letech 2016 až 2024 pracoval Šmejkal v Mohuči – nejdřív jako doktorand, potom jako vědec v Sinovově skupině – a po celou tu dobu zůstával zároveň spojený s pražským Fyzikálním ústavem, než na konci roku 2024 nastoupil na svou dnešní pozici v Drážďanech.

Na vlastní objev vzpomíná jako na jeden z nejsilnějších zážitků kariéry: „Když vidíte, že reálné elektrony a vlnové funkce se opravdu chovají, jak si myslíte, pohybujete se v té chvíli na hranici lidského poznání," popsal to v rozhovoru pro portál Vědavýzkum.cz. Ten pocit přirovnává k radosti z lyžování nebo vstřeleného gólu.

V rozhovoru pro Vědavýzkum.cz z roku 2024 Šmejkal popisoval, že koordinuje spolupráci zhruba dvacítky výzkumných skupin v Praze a Německu a se stovkami spoluprací po celém světě hledá další altermagnetické materiály a jejich možná využití. Tehdy, kvůli dokončování grantů, vstával v sedm ráno, spát chodil o půlnoci a prací z toho strávil zhruba třináct hodin.

---

Ověřeno z:

• Evropská fyzikální společnost (EPS) — tisková zpráva k Europhysics Prize 2026 (červenec 2026)
• Akademie věd ČR — tisková zpráva k experimentálnímu potvrzení altermagnetismu (15. února 2024)
• Vědavýzkum.cz — rozhovor s Liborem Šmejkalem (15. února 2024)
• Český rozhlas (Radio Prague International) — zpráva o udělení Europhysics Prize 2026
• Týden.cz — článek o objevu altermagnetismu a jeho dopadu (2026)