Создан ультратонкий магнит толщиной в один атом
Впервые в мире ученые создали магнит толщиной в атом, который может работать при комнатной температуре. Ультратонкий магнит представляет новый класс запоминающих устройств, которые могут хранить на порядок больше данных, чем современные устройства. Двумерные магниты также могут оказаться полезными для исследования таинственного мира квантовой физики.
Современные устройства хранения данных полагаются на намагниченный носитель и, как правило, содержат очень тонкие магнитные пленки. Эти пленки могут иметь толщину в тысячи или даже сотни атомов. В течение десятилетий физики пытались сделать двумерные магниты, которые не толще атома. Это позволило бы поместить больше данных на квадратный дюйм.
Недавно ученые синтезировали новый материал, который назвали кобальто-легированным ван-дер-ваальсовым цинк-оксидным магнитом. Название прекрасно описывает то, что представляет собой этот магнит: один атомарный слой оксида цинка с крошечной щепоткой кобальта. В процессе синтеза материал был помещен между слоями графена, которые затем были удалены. В результате остался только один атомарный слой легированного кобальтом оксида цинка. Процесс получения данного объекта на самом деле оказался очень доступным и масштабируемым для массового производства магнитов по низкой цене.
Двумерный магнит прошел ряд испытаний, включая эксперименты с использованием сканирующей электронной микроскопии, которые выявили морфологию материала, а также просвечивающую электронную микроскопию, позволяющую исследовать материал на атомарном уровне. Эти исследования доказали, что магнит действительно имеет толщину не более атома.
Затем ученые показали, что данный материал остается стабильным при комнатной температуре. Используя мощные рентгеновские источники в усовершенствованном источнике света лаборатории Беркли и источник света синхротронного излучения в Национальной ускорительной лаборатории в Стэнфорде, исследователи описали электронную и кристаллическую структуры двумерного магнита для различных концентраций кобальта.
Согласно полученным результатам, графен-цинк-оксидный материал приобретает свойство магнетизма при концентрации кобальта 5-6%, а увеличение концентрации до 12% превращает его в очень мощный магнит. Материал сохраняет свой магнетизм при комнатной температуре, но также может выдерживать температуру до 100 °C. Новый материал также может изгибаться практически в любую форму, не ломаясь.
