Amerikanische Wissenschaftler haben den dünnsten Magneten der Welt mit einer Dicke von nur einem Atom geschaffen
Einem gemeinsamen Forschungsteam des Lawrence Berkeley National Laboratory und der University of California in Berkeley ist ein echter Durchbruch gelungen und zweidimensionales magnetisches Material erhalten.
Gleichzeitig ist der erzeugte Magnet nur ein Atom dick und kann im Gegensatz zu ähnlichen zuvor erstellten Materialien bei Raumtemperatur voll funktionsfähig sein. Dieser einzigartige Magnet und seine Perspektiven werden diskutiert.
Ein neuer Magnet und seine Perspektiven
Bereits 2017 führten Wissenschaftler eine Studie zu einem ferromagnetischen Material wie Chromtriiodid durch. die, wie sich herausstellte, durchaus möglich ist, zu einer Monoschicht mit einer Dicke von nur einem Atom zu schleifen, während ihre Magnetismus.
Der einzige Nachteil bestand darin, dass das resultierende Material instabil war und es (das Material) bei Raumtemperatur seine magnetischen Eigenschaften verlor. Und dieses Jahr haben Wissenschaftler eine Lösung für dieses Problem gefunden.
Die Wissenschaftler begannen mit einer Mischung aus Graphenoxid, Zink und Kobalt, die anschließend gebrannt und dann in eine mit Kobaltatomen durchsetzte Zinkoxidschicht umgewandelt wurde.
In diesem Fall stellte sich heraus, dass die Dicke des resultierenden Materials gleich einem Atom war. Dann wurde die resultierende Schicht zwischen zwei Graphenschichten gelegt, die anschließend ausgebrannt wurden, wodurch ein magnetischer 2D-Film zurückblieb.
Weitere Experimente mit dem Material zeigten, dass es durchaus möglich ist, den Magnetismus des Materials durch Veränderung des Kobaltgehalts im Material zu verändern. Der Gehalt von 5-6% an Kobaltatomen verlieh dem Material also einen eher schwachen Magnetismus. Und bereits eine Konzentrationserhöhung auf 12% ermöglichte es, ein ausreichend starkes Material zu erhalten.
Eine Erhöhung der Kobaltkonzentration auf 15 % hat bereits zu einer Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften geführt, da im Inneren des Materials die Konkurrenz verschiedener magnetischer Zustände begonnen hat.
Zudem betonten die Wissenschaftler, dass der so gewonnene 2D-Magnet auch bei Temperaturen bis 100 Grad Celsius seine Eigenschaften behält. Und bei all dem stellte sich heraus, dass sich das Material auch biegen und ihm fast jede Form geben lässt.
Der Autor der Studie, Rui Chen, verbindet dieses besondere Verhalten des Materials vor allem mit dem Vorhandensein freier Elektronen im Zinkoxid.
Wo können Sie den resultierenden Magneten verwenden?
Zuallererst kann ein solch einzigartiges Material in neuen Generationen von Speichergeräten Anwendung finden. In modernen Speichergeräten werden daher die dünnsten magnetischen Filme verwendet, deren Dicke Hunderte oder sogar Tausende von Atomen beträgt. Durch den Einsatz von nur ein Atom dicken Magneten lassen sich Geräte mit deutlich höherer Dichte realisieren.
Darüber hinaus eröffnet das offene Material auch zusätzliche Möglichkeiten zum Studium der Welt der Quanten Physik, die es ermöglicht, einzelne magnetische Atome zu beobachten und zu beobachten, wie sie interagieren.
Das neue Material kann also im Bereich der Spintronik nützlich sein, wo der Spin von Elektronen (und nicht ihre Ladung) zum Speichern und Verarbeiten von Daten verwendet wird. Darüber hinaus schlagen Wissenschaftler vor, dass ein 2D-Magnet Teil eines kompakten Geräts sein könnte, das diese Prozesse erheblich erleichtert.
Wissenschaftler haben die Ergebnisse der Arbeit auf den Seiten der Zeitschrift Nature Communications geteilt.
Hat dir das Material gefallen? Dann bewerte es und danke für deine Aufmerksamkeit!