מדענים אמריקאים יצרו את המגנט הדק ביותר בעולם בעובי של אטום אחד בלבד
צוות מחקר משותף מהמעבדה הלאומית לורנס ברקלי ומאוניברסיטת קליפורניה בברקלי עשה פריצת דרך של ממש והשיג חומר מגנטי דו-ממדי.
יחד עם זאת, המגנט שנוצר הוא בעובי אטום אחד בלבד ובניגוד לחומרים דומים שנוצרו בעבר, יכול לתפקד במלואו בטמפרטורת החדר. יידונו מגנט ייחודי זה וסיכוייו.
מגנט חדש והסיכויים שלו
בשנת 2017 הרחוקה כבר, מדענים ערכו מחקר על חומר פרומגנטי כזה כמו כרום טריודיד, שכפי שהתברר, בהחלט ניתן לטחון לשכבה חד -עובית בעובי אטום אחד בלבד, תוך שמירה על מַגנֶטִיוּת.
החיסרון היחיד היה שהחומר שהתקבל אינו יציב, ובטמפרטורת החדר הוא (החומר) איבד את תכונותיו המגנטיות. והשנה מדענים מצאו פתרון לבעיה זו.
המדענים התחילו בתערובת של תחמוצת גרפן, אבץ וקובלט, שנאפתה לאחר מכן והפכה לשכבה של תחמוצת אבץ ביניהן אטומי קובלט.
במקרה זה, עובי החומר שהתקבל התברר כשווה לאטום אחד. ואז שכבה שהתקבלה הוכנסה בין שתי שכבות גרפן, שנשרפה לאחר מכן והותירה אחריה סרט דו -ממדי מגנטי.
ניסויים נוספים בחומר הראו שניתן בהחלט לשנות את המגנטיות של החומר על ידי שינוי תכולת הקובלט בחומר. אז התוכן של 5-6% מאטומי הקובלט נתן מגנטיות חלשה למדי לחומר. וכבר עלייה בריכוז ל -12% אפשרה להשיג חומר מספיק חזק.
עלייה בריכוז הקובלט ל -15% כבר הובילה לירידה בתכונות המגנטיות בשל העובדה שתהליך התחרות של מצבים מגנטיים שונים החל בתוך החומר.
בנוסף הדגישו המדענים שמגנט הדו מימד שהתקבל בדרך זו שמר על תכונותיו גם בטמפרטורות של עד 100 מעלות צלזיוס. ועם כל זה, החומר התברר גם שאפשר להתכופף ולתת לו כמעט כל צורה.
מחבר המחקר, רואי חן, מקשר בין התנהגות מיוחדת זו של החומר בעיקר לנוכחות אלקטרונים חופשיים בתחמוצת אבץ.
היכן ניתן להשתמש במגנט המתקבל
קודם כל, חומר ייחודי כזה יכול למצוא יישום בדורות חדשים של התקני אחסון. כך שבמכשירי זיכרון מודרניים משתמשים בסרטים המגנטיים הדקים ביותר, שעובים מאות ואף אלפי אטומים. השימוש במגנטים בעובי אטום אחד בלבד יאפשר ליצור מכשירים בעלי צפיפות גבוהה משמעותית.
בנוסף, החומר הפתוח גם פותח הזדמנויות נוספות לחקר עולם הקוונטים פיזיקה, מה שמאפשר לצפות באטומים מגנטיים בודדים, כמו גם להתבונן כיצד הם אינטראקציה.
כך שהחומר החדש יכול להיות שימושי בתחום הספינטרוניקה, שם ספין האלקטרונים (ולא המטען שלהם) ישמש לאחסון ועיבוד נתונים. בנוסף, מדענים מציעים שמגנט דו ממדי עשוי להיות חלק ממכשיר קומפקטי שמקל מאוד על תהליכים אלה.
מדענים שיתפו את תוצאות העבודה שנעשו בדפי כתב העת Nature Communications.
אהבת את החומר? אז דרג אותו ותודה על תשומת הלב!