Совершив прорыв, который может открыть новые захватывающие возможности в вычислительной технике и электронике, ученые из США разработали двумерный магнитный материал, который является самым тонким в мире.

Толщина магнита составляет всего один атом, и, в отличие от аналогичных материалов, разработанных ранее, он способен функционировать при комнатной температуре, что, помимо прочих применений, может позволить хранить данные с гораздо более высокой плотностью.

Магнит всего в один атом толщиной

Выявление двумерных материалов с магнитными свойствами - это то, чего ученые добивались и раньше. В 2017 году вы могли ознакомиться с исследованием ферромагнитного материала под названием трийодид хрома, который, как обнаружили ученые, можно уменьшить до монослоя толщиной в один атом, сохранив при этом его магнетизм.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Ученые из Национальной лаборатории имени Лоуренса Беркли и Калифорнийского университета Беркли работают над устранением одного из недостатков таких ранее разработанных двумерных магнитов - нестабильности при комнатной температуре, из-за которой они теряют свой магнетизм. До сих пор это ограничивало практичность технологии, но теперь исследователи нашли многообещающий выход.

"Для функционирования современных двумерных магнитов необходимы очень низкие температуры", - объясняет старший автор работы Цзе Яо. Но по практическим соображениям центр обработки данных должен работать при комнатной температуре". Наш двумерный магнит - не только первый, работающий при комнатной температуре или выше, но и первый магнит, достигший истинного предела двумерности: он тонок, как один атом!".

Ученые начали со смеси оксида графена, цинка и кобальта, которую запекли в лаборатории и превратили в слой оксида цинка с вкраплениями атомов кобальта. Этот слой толщиной всего в один атом был помещен между двумя слоями графена, которые затем были сожжены, чтобы оставить после себя магнитную двумерную пленку.

В ходе последующих экспериментов команда обнаружила, что магнетизм можно регулировать, изменяя количество кобальта в материале. Концентрация атомов кобальта в 5-6 % приводила к относительно слабому магнетизму, а увеличение концентрации до 12 % создавало очень сильный магнит. Увеличение концентрации до 15 % привело к тому, что ученые называют квантовым состоянием "фрустрации", когда противоречивые магнитные состояния в материале конкурируют друг с другом.

Важно отметить, что в отличие от более ранних двумерных магнитов, материал сохранял свои магнитные свойства не только при комнатной температуре, но и при температуре до 100 °C.

"Наша двумерная магнитная система демонстрирует особый механизм по сравнению с предыдущими двумерными магнитами", - говорит автор исследования Руй Чен. "И мы думаем, что этот уникальный механизм обусловлен наличием свободных электронов в оксиде цинка".

Созданный командой двумерный магнит в миллион раз тоньше листа бумаги и может быть согнут практически в любую форму. Одно из перспективных применений этой технологии - хранение данных. Используемые сегодня устройства памяти основаны на магнитных пленках, которые очень тонкие, но все еще трехмерные и имеют толщину в сотни или тысячи атомов. Более тонкие магниты, особенно толщиной всего в один атом, позволят хранить данные с гораздо большей плотностью.

Материал также открывает новые возможности для изучения мира квантовой физики, позволяя наблюдать отдельные магнитные атомы и взаимодействия между ними. Другая возможность связана с областью спинтроники, где спин электронов, а не их заряд, будет использоваться для хранения и манипулирования данными. Ученые предполагают, что двумерный магнит может стать частью компактного устройства, облегчающего эти процессы.

"Я считаю, что открытие этого нового, надежного, действительно двумерного магнита при комнатной температуре является настоящим прорывом", - говорит соавтор работы Роберт Биргено. опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

Подписывайтесь на Эконет в Pinterest!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet