Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jev pozorovaný ve 2D magnetech, který se až dosud považoval za následek mechanického chvění atomové mřížky, je ve skutečnosti způsoben spinovými vlnami (magnony). K takovému závěr došel alespoň výzkum na National Institute of Standards and Technology (NIST). Od magnonů, respektive magnonové elektroniky, si mj. slibujeme, že pohyb spinových vln by oproti kódování informace pomocí přenosu elektrického náboje měl generovat jen minimální množství tepla.
V elektronice založené na 2D magnetech/spinu by podle autorů nového výzkumu mělo být možné také mnohem rychlejší přepínání, spíše na THz než GHz frekvencích.
Samotný objev 2D magnetů je relativně nedávného data, ještě před několika lety se předpokládalo, že při ztenčení materiálu pod určitou hranici zmizí i feromagnetismus.
Na NIST nyní podrobně sledovali chování 2D materiálů speciálně vyladěnou Ramanovou spektroskopií. Rozptyl laserového světla na vzorku poskytuje informace o struktuře 2D materiálu, např. defektech, dopantech, množství vrstev, vazbách mezi vrstvami apod. Nově vyvinutý systém nyní umožňuje zkoumat rozptyl světla na 2D materiálu také jako funkce teploty nebo vnějšího magnetického pole.
Konkrétně pak autoři nového výzkumu takto sledovali chování 2D magnetu tvořeného sloučeninou FePS3 (sulfid fosforito-železitý). Při teplotě asi 120 K se magnetické vlastnosti této látky prudce změní a začne se chovat jako antiferomagnet (spiny sousedních částic uspořádány proti sobě; nad příslušnou teplotou je sloučenina feromagnetická). Tomu odpovídají i změny Ramanových spekter.
Těžiště celého výzkumu spočívalo ale ve sledování rozdílů mezi fonony (kvazičástice mechanických vibrací, např. zvuku) a magnony ve 2D magnetu. Magnony neodpovídají pohybu samotných atomů, pouze změnám spinu. Výstup z Ramanovy spektroskopie pak umožňuje rozhodnout, zda změřené vrcholky ve spektru odpovídají magnonům nebo fononům. Metoda je ovšem poměrně komplikovaná, rozlišení právě vyžaduje sledovat závislost spekter na teplotě a magnetickém poli. A výsledek? Se změnou teploty se jeden pík, dříve pokládaný za fonon, ve spektru FePS3 rychle měnil, což naznačuje, že půjde spíše o magnon. Navíc s růstem vnějšího magnetického pole dojde nakonec k tomu, že z jednoho vrcholku ve spektru se stanou dva. U fononů by pro takového chování nebyl důvod. Má jít tak o první experimentální důkaz existence magnonů ve 2D magnetech.
Amber McCreary et al. Quasi-two-dimensional magnon identification in antiferromagnetic FePS3 via magneto-Raman spectroscopy, Physical Review B (2020). DOI: 10.1103/PhysRevB.101.064416
Zdroj: National Institute of Standards and Technology/Phys.org
Viz také: Magnony slibují husté ukládání dat do magnetických bublin
