Najtenší magnet na svete má hrúbku len jedného atómu
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 21. 7. 2021
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Ako prielom, ktorý by mohol otvoriť nové vzrušujúce možnosti v oblasti výpočtovej techniky a elektroniky, vyvinuli americkí vedci dvojrozmerný magnetický materiál, ktorý je najtenší na svete. Magnet má hrúbku len jedného atómu a na rozdiel od podobných materiálov vyvinutých predtým je schopný fungovať pri izbovej teplote, čo okrem iných aplikácií umožňuje ukladanie údajov s oveľa vyššou hustotou.
Vedci dokázali identifikáciu dvojrozmerných materiálov s magnetickými vlastnosťami už predtým. V roku 2017 skúmali feromagnetický materiál zvaný trijodid chrómu, ktorý údajne možno pri zachovaní jeho magnetizmu „oholiť“ až do monovrstvy s hrúbkou jedného atómu.
Vedci z Národného laboratória Lawrencea Berkeleyho a Kalifornskej univerzity v Berkeley pritom pracujú na riešení jedného z nedostatkov predtým vyvinutých 2D magnetov. Je ním nestabilita pri izbovej teplote, ktorá spôsobuje stratu magnetizmu. To doteraz obmedzilo praktické použitie technológie, no tím tvrdí, že teraz našiel sľubnú cestu vpred.
Novo vyvinutý 2D magnet je pritom nielen prvý, ktorý pracuje pri izbovej teplote alebo vyššej, ale je tiež prvým magnetom, ktorý dosahuje skutočnú 2D hranicu, pretože je tenký ako jeden atóm.
Tím začal so zmesou oxidu grafénu, zinku a kobaltu, ktorá bola vypálená v laboratóriu a premenená na vrstvu oxidu zinočnatého rozstrekovaním atómov kobaltu. Vrstva merala iba jeden atóm a bola vložená medzi dve vrstvy grafénu, ktoré boli potom spálené a zanechali po sebe magnetický 2D povlak.
Prostredníctvom následných experimentov tím zistil, že magnetizmus je možné vylepšiť zmenou množstva kobaltu v materiáli. Koncentrácia piatich alebo šiestich percent atómov kobaltu viedla k relatívne slabému magnetu, zatiaľ čo zvýšením koncentrácie na 12 percent sa vytvoril veľmi silný magnet. Jeho zvýšenie až na 15 percent viedlo k tomu, čo vedci nazývajú kvantovým stavom „frustrácie“, keď konfliktné magnetické stavy v materiáli si navzájom konkurovali.
Podstatné bolo však zistenie, že na rozdiel od predchádzajúcich 2D magnetov si materiál zachoval svoje magnetické vlastnosti nielen pri izbovej teplote, ale aj pri teplotách vyšších ako 100 stupňov Celzia.
Tento 2D magnet je pritom miliónkrát tenší ako hárok papiera a dá sa ohýbať takmer do každého tvaru. Jednou z nádejných aplikácií technológie je ukladanie dát. Pamäťové zariadenia používané dnes sa spoliehajú na magnetické vrstvy, ktoré sú veľmi tenké, ale stále sú trojrozmerné a merajú stovky alebo tisíce atómov. Tenšie magnety, najmä tie, ktorých hrúbka je len jeden atóm, by umožnili ukladanie údajov s oveľa vyššou hustotou.
Materiál tiež umožňuje nové spôsoby štúdia vo svete kvantovej fyziky tým, že umožňuje pozorovanie jednotlivých magnetických atómov a interakcie medzi nimi. Ďalšia možnosť sa týka oblasti spintroniky, kde by sa na ukladanie a manipuláciu s dátami používala skôr rotácia elektrónov ako ich náboj, pričom vedci si predstavovali, že 2D magnet by mohol byť súčasťou kompaktného zariadenia, ktoré uľahčuje tieto procesy.
Výskum bol publikovaný v magazíne Nature Communications.
