Ученые создали самый тонкий в мире магнит, сохраняющий свойства даже при высоких температурах

Исследователи создали первый ультратонкий магнит, толщиной всего в 1 атом, который открывает путь к разработке устройств памяти и электроники нового поколения.

В современных запоминающих устройствах магнитные компоненты обычно состоят из очень тонких пленок. Однако на самом деле они все еще остаются трехмерными, поскольку имеют толщину 100-100 атомов. Инженеры искали способы изготовить действительно двумерные магнитные пленки, чтобы повысить плотность хранения данных.

Хотя ранее ученые уже создавали 2D-магниты, но все они хорошо работали только при низких температурах, а в нормальных условиях быстро теряли свои свойства или становились химически нестабильным. Теперь команда из Национальной лаборатории имени Лоуренса Беркли смогла изготовить практичный магнит толщиной в 1 атом, сохраняющий свои характеристики даже при 100 °C.

Для его создания исследователи использовали раствор из оксида графена, цинка и кобальта. Спустя несколько часов запекания в лабораторной печи эта смесь превращается в одноатомный слой оксида цинка с содержанием небольшого количества кобальта, зажатый между слоями графена. На втором этапе графен выжигается, оставляя лишь пленку из оксида цинка, легированного кобальтом.

Команда подтвердила создание действительно двумерной структуру с помощью сканирующей электронной микроскопии, буквально изучив материал по атомам. Для проверки магнитных свойств при высоких температурах ученые использовали рентгеновские эксперименты.

В ходе опытов было обнаружено, при содержании 5-6% атомов кобальта пленка проявляет слабые магнитные свойства. Увеличение концентрации до 12% приводит к очень сильному магнитному эффекту. Содержанием свыше 15% кобальта переводит материал в экзотическое состояние квантовой «фрустрации», при которой внутренние магнитные силы подавляют друг друга.

По словам команды, такой двумерный магнит позволяет создавать электронику и хранилища данных следующего поколения, такие как сверхкомпактные устройства спинтронной памяти или новые инструменты для изучения квантовой физики.

Напомним, что всего пару месяцев назад ученые открыли бифенилен – новый тип углеродного материала с металлическими свойствами толщиной в 1 атом.