Объединенная научная группа из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Калифорнийского университета в Беркли совершила настоящий прорыв и получила двумерный магнитный материал.
При этом созданный магнит толщиной всего один атом и в отличие от аналогичных ранее созданных материалов, может полноценно функционировать при комнатной температуре. Вот про этот уникальный магнит и его перспективы и пойдет речь.
Новый магнит и его перспективы
В уже далеком 2017 году учеными было выполнено исследование такого ферромагнитного материала, как трииодид хрома, который, как оказалось, вполне возможно, измельчить до монослоя толщиной всего в один атом, сохраняя при этом свой магнетизм.
Единственным недостатком было то, что полученный материал был нестабилен, и при комнатной температуре он (материал) терял свои магнитные свойства. И вот в этом году ученые нашли решение этой проблемы.
Ученые начали со смеси оксида графена, цинка, а также кобальта, которая впоследствии оказалась запечена, а затем преобразована в слой оксида цинка с вкраплениями атомов кобальта.
При этом толщина получившегося материала оказалась равна одному атому. Затем полученный слой зажали между двумя слоями графена, который был впоследствии выжжен, оставив после себя магнитную 2D пленку.
Дальнейшие эксперименты с материалом показали, что у материала вполне можно изменить магнетизм путем изменения содержания кобальта в материале. Так содержание 5-6% атомов кобальта давало достаточно слабый магнетизм материалу. А уже увеличение концентрации до 12% позволило получить достаточно сильный материал.
Увеличение же до 15% концентрации кобальта привело уже к снижению магнитных свойств из-за того, что внутри материала запустился процесс конкуренции различных магнитных состояний.
Кроме этого, ученые особо подчеркнули, что полученный таким образом 2D-магнит сохранял свои свойства даже при температурах до 100 градусов по Цельсию. И при всем этом материал также оказалось возможным сгибать и предавать ему практически любую форму.
Такое особое поведение материала автор исследования Руи Чен связывает в первую очередь с наличием свободных электронов в оксиде цинка.
Где можно будет использовать полученный магнит
В первую очередь такой уникальный материал может найти применение в новых поколениях устройств для хранения данных. Так в современных устройствах памяти используется тончайшие магнитные пленки, толщина которых равна сотни или даже тысячи атомов. Использование же магнитов толщиной всего в один атом, позволит создать устройства с существенно большей плотностью.
Кроме этого, открытый материал также открывает дополнительные возможности по изучению мира квантовой физики, давая возможность наблюдать отдельные магнитные атомы, а также наблюдать, как они взаимодействуют.
Так новый материал может пригодиться в области спинтроники, где спин электронов (а не их заряд) будет применяться для хранения и обработки данных. Кроме этого, ученые предполагают, что 2D - магнит может оказаться частью компактного устройства, которое существенно облегчает эти процессы.
Результатами проделанной работы ученые поделились на страницах журнала Nature Communications.
Понравился материал? Тогда оцените его и спасибо за ваше внимание!
