Credit: Berkeley Lab

První 2D magnet fungující při pokojové teplotě

Vědci z Lawrence Berkeley National Laboratory a University of California v Berkeley tvrdí, že jako první dokázali vyrobit ultratenký (2D) magnet, který funguje za pokojové teploty a je navíc za běžných podmínek chemicky stabilní. Jako jedna z hlavních aplikací se nabízí spintronika – paměti s vysokou hustotou uložených dat. Kromě samotného výsledku má být na studii významné také to, že se při výzkumu objevil i dosud neznámý mechanismus realizace magnetismu ve 2D.
Dnešní magnetické paměti jsou založeny na filmech, které jsou sice velmi tenké, stále se ale jedná o stovky nebo tisíce atomů. Skutečně dvourozměrné, atom tlusté magnety by nabídly mnohem vyšší hustotu ukládání dat. Samotné 2D magnety se již podařilo připravit, dosud ale vyžadovaly nízkou teplotu nebo i další speciální podmínky.
Výzkumníci nyní syntetizovali nový 2D magnet („kobaltem dopovaný van der Waalsův magnet z oxidu zinečnatého“) ze směsi oxidu grafenu, zinku a kobaltu. Po několika hodinách pečení v běžné laboratorní troubě vznikla atomární vrstva oxidu zinečnatého obsahující kobalt, vložená mezi vrstvy grafenu. Závěrečná úprava spočívá ve spálení grafenu. Metoda by měla být celkem jednoduchá a vhodná i pro průmyslovou výrobu.
To, že vrstva má tloušťku opravdu jednoho atomu, se podařilo potvrdit pomocí rastrovací a transmisní elektronové mikroskopie. Další analýzy ukázaly, že oxid zinečnatý se stává slabě magnetickým, pokud obsahuje 5–6 % atomů kobaltu, při 12 % se magnet stává velmi silným. Při 15 % kobaltu se magnet přepíná do exotického „frustrovaného“ magnetického stavu, kdy spiny mají cca náhodný směr a magnetismus mizí. Dále se ukázalo, že materiál je magnetický nejen při pokojové teplotě, ale dokonce i až asi do 100 °C. Má navíc vhodné mechanické vlastnosti, i jednoatomovou vrstvu lze ohýbat bez toho, aby se zlomila.
Za netypické vlastnosti materiálu ve srovnání s již známými 2D magnety podle autorů výzkumu může zřejmě to, že oxid zinečnatý obsahuje volné elektrony. Díky nim magnetické momenty atomů kobaltu směřují stále stejným směrem, i když hostitelský materiál, polovodičový ZnO, je sám o sobě nemagnetický.
Atomárně tenký magnet má nabízet také další možnosti pro zkoumání kvantového světa.

Rui Chen et al, Tunable room-temperature ferromagnetism in Co-doped two-dimensional van der Waals ZnO, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-24247-w
Zdroj: Lawrence Berkeley National Laboratory / Phys.org

Interakcí těžkých iontů vytvořili páry elektron-pozitron

Plus potvrzení dvojlomu vakua. Experiment ukázal vznik hmoty (klidové hmotnosti) z kinetické energie – nebo …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close