Ученые впервые открыли 2D магнит
Москва, 14:36, 11 Июн 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
В поисках новых магнитных материалов, которые являются более компактными, более эффективными и легкоуправляемыми, ученые впервые обнаружили магнетизм в двумерном мире монослоев (материалов, которые образованы одним атомным слоем).
Ученые доказали, что материал — трииод хрома или CrI3 — обладает магнитными свойствами в своей монослойной форме.
«Мы предполагаем, что на основе этих новых двухмерных магнитов появятся новые информационные технологии», — надеется Сяодун Сюй, профессор физики.
Ранее было известно, что CrI3 — в его многослойной, трехмерной кристаллической форме — является ферромагнитом. В ферромагнитных материалах «спины» составляющих электронов, аналогичные крошечным субатомным магнитам, выстраиваются в одном направлении даже без внешнего магнитного поля.
Но ни одно трехмерное магнитное вещество ранее не сохраняло свои магнитные свойства при толщине в один атомный лист. Фактически, монослойные материалы могут демонстрировать уникальные свойства, не наблюдаемые в их многослойных, трехмерных формах.
Атомы в монослойных материалах считаются «функционально» двумерными, потому что электроны могут перемещаться только внутри атомного листа, как на шахматной доске.
Для получения монослоя CrI3 был применен обычный липкий скотч. Использование скотча для отслоения монослоя от его трехмерного объемного кристалла удивительно эффективно. Этот простой, недорогой метод был впервые использован для получения графена, двумерной формы графита, и с тех пор успешно используется при работе с другими материалами.
В ферромагнитных материалах выровненные спины электронов оставляют контрольную сигнатуру, когда луч поляризованного света отражается от поверхности материала. Исследователи обнаружили эту сигнатуру в CrI3 с использованием специального типа микроскопии. Это первый окончательный признак собственного ферромагнетизма в изолированном монослое.
Удивительно, но в пластинах CrI3 толщиной в два слоя оптическая подпись исчезла. Это указывает на то, что спины электронов противоположно выровнены друг с другом, что называется антиферромагнитным упорядочением.
Ферромагнетизм вернулся в трехслойный CrI3. Ученым нужно будет провести дополнительные исследования, чтобы понять, почему CrI3 демонстрирует эти примечательные магнитоориентированные фазы, зависящие от уровня.
«Только 2-D монослои предлагают захватывающие возможности для изучения радикального и точного электрического контроля магнитных свойств, что было проблемой для реализации их трехмерных объемных кристаллов», — сказал Сюй. «Но еще большая возможность может возникнуть, когда вы складываете вместе монослои с разными физическими свойствами. Там вы можете получить еще более экзотические явления, которые не наблюдаются в монослое в одиночку или в трехмерном объемном кристалле».
