Australische onderzoekers en hun collega's uit Rusland en China hebben aangetoond dat het mogelijk is om de magnetische eigenschappen van ultradunne materialen direct te bestuderen, via een nieuwe microscopietechniek die de deur opent naar de ontdekking van meer tweedimensionale (2-D) magnetische materialen, met allerlei mogelijke toepassingen.

Gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde materialen , de bevindingen zijn significant omdat de huidige technieken die worden gebruikt om normale (driedimensionale) magneten te karakteriseren niet werken op 2D-materialen zoals grafeen vanwege hun extreem kleine formaat - een paar atomen dik.

"Tot nu toe is er geen manier geweest om precies te zeggen hoe sterk magnetisch een 2D-materiaal was, " zei Dr. Jean-Philippe Tetienne van de University of Melbourne School of Physics and Centre for Quantum Computation and Communication Technology.

"Dat is, als je het 2D-materiaal op de deur van je koelkast zou plaatsen als een gewone koelkastmagneet, hoe sterk het eraan vast komt te zitten. Dit is de belangrijkste eigenschap van een magneet."

Om het probleem aan te pakken, het team, onder leiding van professor Lloyd Hollenberg, een breedveld stikstof-vacature microscoop gebruikt, een tool die ze onlangs hebben ontwikkeld en die de nodige gevoeligheid en ruimtelijke resolutie heeft om de sterkte van 2D-materiaal te meten.

"In essentie, de techniek werkt door kleine magnetische sensoren (zogenaamde stikstof-leegstandscentra, (atomaire defecten in een stuk diamant) extreem dicht bij het 2D-materiaal om het magnetische veld te voelen, "Professor Hollenberg legde uit.

Om de techniek te testen, de wetenschappers kozen ervoor om vanadiumtrijodide (VI3) te bestuderen, omdat van grote 3D-brokken VI3 al bekend was dat ze sterk magnetisch waren.

Met behulp van hun speciale microscoop, ze hebben nu aangetoond dat 2D-platen van VI3 ook magnetisch zijn, maar ongeveer twee keer zo zwak als in de 3D-vorm. Met andere woorden, het zou twee keer zo gemakkelijk zijn om ze van de deur van de koelkast te krijgen.

"Dit was een beetje een verrassing, en we proberen momenteel te begrijpen waarom de magnetisatie zwakker is in 2D, wat belangrijk zal zijn voor toepassingen, ' zei dokter Tetienne.

Professor Artem Oganov van het Skolkovo Instituut voor Wetenschap en Technologie in Moskou (Skoltech) zei dat de bevindingen het potentieel hebben om nieuwe technologie te activeren.

"Een paar jaar geleden, wetenschappers betwijfelden of tweedimensionale magneten überhaupt mogelijk zijn. Met de ontdekking van tweedimensionale ferromagnetische VI3, een nieuwe spannende klasse van materialen ontstond. Nieuwe materiaalklassen betekenen altijd dat er nieuwe technologieën zullen verschijnen, zowel voor het bestuderen van dergelijke materialen als het benutten van hun eigenschappen."

Het internationale team is nu van plan om hun microscoop te gebruiken om andere 2D-magnetische materialen en complexere structuren te bestuderen. inclusief die waarvan wordt verwacht dat ze een sleutelrol gaan spelen in de toekomstige energiezuinige elektronica.