Учени създадоха най-тънкия магнит в света

Магнитните компоненти на съвременните запаметяващи устройства обикновено се състоят от тънки магнитни филми. Но на атомно ниво тези магнитни филми остават триизмерни - дебелина от стотици или хиляди атоми. От десетилетия учените търсят начин да направят 2D магнити, които да съхраняват данни с много по-висока плътност.

Изследователи от Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“ към министерството на енергетиката на САЩ и Калифорнийския университет в Бъркли създадоха първия двуизмерен магнит, който остава химически стабилен при нормални условия на околната среда и при стайна температура.

"Съществуващите 2D магнити се нуждаят от много ниски температури, за да работят. Но от практически съображения центровете за данни трябва да работят при стайна температура", каза директорът на научните изследвания Цзи Яо, учен в лабораторията по материалознание в Бъркли. „На теория знаем, че колкото по-малък е магнитът, толкова по-голяма е потенциалната плътност на данните на диска. Нашият 2D магнит е не само първият, който работи при стайна температура или по-висока, но и първият магнит, който достига истинската 2D граница. Той е тънък като атом!"

Авторите синтезират новия двуизмерен магнит от разтвор на графенов оксид, цинк и кобалт. За няколко часа печене в конвенционална лабораторна пещ изследователите превърнали сместа в единичен атомен слой цинков оксид с малко количество кобалтови атоми, притиснати между слоевете графен. На последния етап от печенето графенът изгаря, оставяйки след себе си само един атомен слой цинков оксид, легиран с кобалт. Лабораторни експерименти показват, че системата графен - цинков оксид става слабо магнитна при концентрация на кобалтови атоми на ниво от пет до шест процента, а при 12 процента се появяват силни магнитни свойства.

„Това откритие е вълнуващо, защото не само прави възможен двуизмерен магнетизъм при стайна температура, но разкрива и нов механизъм за реализация на двуизмерни магнитни материали“, казва главният автор на статията, докторант в Калифорнийския университет в Бъркли, Руй Чен.

Авторите вярват, че тяхното откритие може да доведе до нови приложения в изчислителната техника и електрониката, като компактни устройства с памет с висока плътност, както и нови инструменти за изучаване на квантовата физика.

"Нашият атомно тънък магнит предлага оптимална платформа за изследване на квантовия свят", отбелязва Яо. "Той показва как квантовата физика контролира всеки отделен магнитен атом и взаимодействията между тях."

За разлика от предишните 2D магнити, които губят магнетизма си при стайна температура, новият 2D магнит работи при температури до 100 градуса по Целзий, затова авторите са уверени, че няма да има проблеми с производството му в индустриален мащаб.