Onderzoekers hebben ontdekt dat bepaalde ultradunne magnetische materialen onder hoge druk van isolator naar geleider kunnen schakelen. een fenomeen dat kan worden gebruikt bij de ontwikkeling van de volgende generatie elektronica en geheugenopslagapparaten.

Het internationale team van onderzoekers, geleid door de Universiteit van Cambridge, zeggen dat hun resultaten, gerapporteerd in het journaal Fysieke beoordelingsbrieven , zal helpen bij het begrijpen van de dynamische relatie tussen de elektronische en structurele eigenschappen van het materiaal, soms aangeduid als magnetisch grafeen, en kan een nieuwe manier zijn om tweedimensionale materialen te produceren.

Magnetisch grafeen, of ijzertrithiohypofosfaat (FePS ₃ ), komt uit een familie van materialen die bekend staat als van der Waals materialen, en werd voor het eerst gesynthetiseerd in de jaren zestig. In het afgelopen decennium is echter onderzoekers zijn begonnen met kijken naar FePS ₃ met frisse ogen. Net als bij grafeen, een tweedimensionale vorm van koolstof, FePS ₃ kan worden geëxfolieerd in ultradunne lagen. In tegenstelling tot grafeen, FePS ₃ is magnetisch.

De uitdrukking voor de intrinsieke bron van magnetisme van elektronen staat bekend als spin. Spin zorgt ervoor dat elektronen zich een beetje gedragen als kleine staafmagneten en een bepaalde kant op wijzen. Magnetisme van de rangschikking van elektronenspins wordt in de meeste geheugenapparaten gebruikt, en is belangrijk voor de ontwikkeling van nieuwe technologieën zoals spintronica, die de manier waarop computers informatie verwerken zou kunnen veranderen.

Ondanks de buitengewone sterkte en geleidbaarheid van grafeen, het feit dat het niet magnetisch is, beperkt de toepassing ervan op gebieden zoals magnetische opslag en spintronica, en dus hebben onderzoekers gezocht naar magnetische materialen die kunnen worden opgenomen in op grafeen gebaseerde apparaten.

Voor hun studie de Cambridge-onderzoekers verpletterden lagen FePS ₃ samen onder hoge druk (ongeveer 10 Gigapascal), ze ontdekten dat het wisselde tussen een isolator en een geleider, een fenomeen dat bekend staat als een Mott-overgang. De geleidbaarheid kan ook worden afgesteld door de druk te veranderen.

Deze materialen worden gekenmerkt door zwakke mechanische krachten tussen de vlakken van hun kristalstructuur. Onder druk, de vliegtuigen worden tegen elkaar gedrukt, geleidelijk en controleerbaar het systeem van drie naar twee dimensies duwen, en van isolator tot metaal.

De onderzoekers ontdekten ook dat zelfs in twee dimensies, het materiaal behield zijn magnetisme. "Magnetisme in twee dimensies is bijna tegen de wetten van de natuurkunde vanwege het destabiliserende effect van fluctuaties, maar in dit materiaal het lijkt waar te zijn, " zei Dr. Sebastian Haines van Cambridge's Department of Earth Sciences en Department of Physics, en de eerste auteur van het papier.

De materialen zijn goedkoop, niet giftig en gemakkelijk te synthetiseren, en met verder onderzoek, kunnen worden opgenomen in op grafeen gebaseerde apparaten.

"We blijven deze materialen bestuderen om een ​​solide theoretisch begrip van hun eigenschappen op te bouwen, ", zei Haines. "Dit begrip zal uiteindelijk de basis vormen voor de engineering van apparaten, maar we hebben goede experimentele aanwijzingen nodig om de theorie een goed uitgangspunt te geven. Ons werk wijst op een opwindende richting voor het produceren van tweedimensionale materialen met afstembare en samengevoegde elektrische, magnetische en elektronische eigenschappen."