Amerykańscy naukowcy stworzyli najcieńszy magnes na świecie o grubości zaledwie jednego atomu
Wspólny zespół badawczy z Lawrence Berkeley National Laboratory i University of California w Berkeley dokonał prawdziwego przełomu i uzyskał dwuwymiarowy materiał magnetyczny.
Jednocześnie stworzony magnes ma grubość tylko jednego atomu i w przeciwieństwie do podobnych wcześniej stworzonych materiałów może w pełni funkcjonować w temperaturze pokojowej. Ten wyjątkowy magnes i jego perspektywy zostaną omówione.
Nowy magnes i jego perspektywy
W odległym 2017 roku naukowcy przeprowadzili badania nad takim materiałem ferromagnetycznym jak trijodek chromu, które, jak się okazało, całkiem możliwe jest zmielenie do monowarstwy o grubości tylko jednego atomu, przy zachowaniu jej magnetyzm.
Jedyną wadą było to, że powstały materiał był niestabilny, aw temperaturze pokojowej (materiał) tracił swoje właściwości magnetyczne. I w tym roku naukowcy znaleźli rozwiązanie tego problemu.
Naukowcy zaczęli od mieszaniny tlenku grafenu, cynku i kobaltu, którą następnie wypiekano, a następnie przekształcono w warstwę tlenku cynku przeplatanego atomami kobaltu.
W tym przypadku grubość powstałego materiału okazała się równa jednemu atomowi. Następnie uzyskana warstwa została umieszczona pomiędzy dwiema warstwami grafenu, który został następnie wypalony, pozostawiając magnetyczną folię 2D.
Dalsze eksperymenty z materiałem wykazały, że zmiana magnetyzmu materiału poprzez zmianę zawartości kobaltu w materiale jest całkiem możliwa. Tak więc zawartość 5-6% atomów kobaltu nadawała materiałowi raczej słaby magnetyzm. A już wzrost stężenia do 12% umożliwił uzyskanie wystarczająco mocnego materiału.
Podwyższenie stężenia kobaltu do 15% już doprowadziło do obniżenia właściwości magnetycznych ze względu na to, że wewnątrz materiału rozpoczął się proces konkurencji różnych stanów magnetycznych.
Dodatkowo naukowcy podkreślili, że uzyskany w ten sposób magnes 2D zachował swoje właściwości nawet w temperaturach dochodzących do 100 stopni Celsjusza. A przy tym wszystkim materiał okazał się również możliwy do zginania i nadawania mu niemal dowolnego kształtu.
Autor badania, Rui Chen, wiąże to szczególne zachowanie materiału przede wszystkim z obecnością wolnych elektronów w tlenku cynku.
Gdzie możesz użyć powstałego magnesu
Przede wszystkim tak wyjątkowy materiał może znaleźć zastosowanie w nowych generacjach urządzeń pamięci masowej. W nowoczesnych urządzeniach pamięci stosuje się więc najcieńsze folie magnetyczne, których grubość to setki, a nawet tysiące atomów. Zastosowanie magnesów o grubości zaledwie jednego atomu pozwoli na stworzenie urządzeń o znacznie większej gęstości.
Ponadto otwarty materiał otwiera również dodatkowe możliwości studiowania świata kwantowego fizyki, umożliwiając obserwację poszczególnych atomów magnetycznych, a także obserwację ich oddziaływać.
Nowy materiał może więc być przydatny w dziedzinie spintroniki, gdzie spin elektronów (a nie ich ładunek) będzie wykorzystywany do przechowywania i przetwarzania danych. Ponadto naukowcy sugerują, że magnes 2D może być częścią kompaktowego urządzenia, które znacznie ułatwia te procesy.
Naukowcy podzielili się wynikami prac wykonanych na łamach czasopisma Nature Communications.
Podobał Ci się materiał? Następnie oceń go i dziękuję za uwagę!