Amerikāņu zinātnieki ir izveidojuši pasaulē plānāko magnētu, kura biezums ir tikai viens atoms
Kopīga pētnieku komanda no Lorensa Bērklija Nacionālās laboratorijas un Kalifornijas Universitātes Bērklijā ir veikusi īstu izrāvienu un ieguvusi divdimensiju magnētisko materiālu.
Šajā gadījumā radītais magnēts ir tikai viena atoma biezs un atšķirībā no līdzīgiem iepriekš izveidotiem materiāliem var pilnībā darboties istabas temperatūrā. Tiks apspriests šis unikālais magnēts un tā izredzes.
Jauns magnēts un tā izredzes
Jau tālajā 2017. gadā zinātnieki veica pētījumu par tādu feromagnētisku materiālu kā hroma trijodīds, kas, kā izrādījās, ir pilnīgi iespējams sasmalcināt līdz viena slāņa biezumam, kas ir tikai viens atoms, vienlaikus saglabājot tā magnētisms.
Vienīgais trūkums bija tas, ka iegūtais materiāls bija nestabils, un istabas temperatūrā tas (materiāls) zaudēja magnētiskās īpašības. Un šogad zinātnieki ir atraduši šīs problēmas risinājumu.
Zinātnieki sāka ar grafēna oksīda, cinka un kobalta maisījumu, kas pēc tam tika cepts un pēc tam pārveidots par cinka oksīda slāni, kas mijas ar kobalta atomiem.
Šajā gadījumā iegūtā materiāla biezums izrādījās vienāds ar vienu atomu. Pēc tam iegūtais slānis tika ievietots starp diviem grafēna slāņiem, kas pēc tam tika sadedzināts, atstājot aiz sevis magnētisko 2D plēvi.
Turpmākie eksperimenti ar materiālu parādīja, ka ir pilnīgi iespējams mainīt materiāla magnētismu, mainot materiāla kobalta saturu. Tātad 5-6% kobalta atomu saturs piešķīra materiālam diezgan vāju magnētismu. Un jau koncentrācijas palielināšanās līdz 12% ļāva iegūt pietiekami spēcīgu materiālu.
Kobalta koncentrācijas palielināšanās līdz 15% jau ir novedusi pie magnētisko īpašību samazināšanās sakarā ar to, ka materiāla iekšienē ir sācies dažādu magnētisko stāvokļu konkurences process.
Turklāt zinātnieki uzsvēra, ka šādā veidā iegūtais 2D magnēts saglabāja savas īpašības pat temperatūrā līdz 100 grādiem pēc Celsija. Un ar visu šo materiālu arī izrādījās iespējams saliekt un piešķirt tam gandrīz jebkuru formu.
Pētījuma autors Rui Čens šo īpašo materiāla uzvedību galvenokārt saista ar brīvo elektronu klātbūtni cinka oksīdā.
Kur var izmantot iegūto magnētu?
Pirmkārt, šāds unikāls materiāls var atrast pielietojumu jaunās atmiņas ierīču paaudzēs. Tātad mūsdienu atmiņas ierīcēs tiek izmantotas visplānākās magnētiskās plēves, kuru biezums ir simtiem vai pat tūkstošiem atomu. Izmantojot tikai viena atoma biezus magnētus, būs iespējams izveidot ierīces ar ievērojami lielāku blīvumu.
Turklāt atklātais materiāls paver arī papildu iespējas kvantu pasaules izpētei fizika, ļaujot novērot atsevišķus magnētiskos atomus, kā arī novērot, kā tie mijiedarboties.
Tātad jaunais materiāls var būt noderīgs spintronikas jomā, kur elektronu griešanās (nevis to lādiņš) tiks izmantota datu glabāšanai un apstrādei. Turklāt zinātnieki ierosina, ka 2D magnēts var izrādīties daļa no kompaktas ierīces, kas ievērojami atvieglo šos procesus.
Zinātnieki ir dalījušies ar paveiktā darba rezultātiem žurnāla Nature Communications lapās.
Vai jums patika materiāls? Tad novērtējiet to un paldies par uzmanību!