Magnetisk grafen skifter mellem isolator og leder

Forskere har fundet ud af, at visse ultratynde magnetiske materialer kan skifte fra isolator til leder under højt tryk, et fænomen, der kunne bruges i udviklingen af ​​næste generations elektronik og hukommelseslagerenheder.

Det internationale forskerteam, ledet af University of Cambridge, sige, at deres resultater, rapporteret i journalen Fysisk gennemgangsbreve , vil hjælpe med at forstå det dynamiske forhold mellem materialets elektroniske og strukturelle egenskaber, undertiden omtalt som magnetisk grafen, og kan repræsentere en ny måde at producere todimensionale materialer på.

Magnetisk grafen, eller jerntritiohypophosphat (FePS ₃ ), er fra en familie af materialer kendt som van der Waals materialer, og blev først syntetiseret i 1960'erne. I det sidste årti har imidlertid forskere er begyndt at se på FePS ₃ med friske øjne. Ligner grafen, en todimensionel form for kulstof, FePS ₃ kan eksfolieres til ultratynde lag. I modsætning til grafen er FePS ₃ er magnetisk.

Udtrykket for elektroners iboende magnetiske kilde er kendt som spin. Spin får elektroner til at opføre sig lidt som små stangmagneter og pege på en bestemt måde. Magnetisme fra arrangementet af elektronspins bruges i de fleste hukommelsesenheder, og er vigtig for udvikling af nye teknologier såsom spintronics, som kunne transformere den måde, computere behandler oplysninger på.

På trods af grafens ekstraordinære styrke og ledningsevne, det faktum, at det ikke er magnetisk, begrænser dets anvendelse på områder som magnetisk lagring og spintronics, og derfor har forskere søgt efter magnetiske materialer, som kunne inkorporeres med grafenbaserede enheder.

Til deres undersøgelse, Cambridge -forskerne pressede lag af FePS ₃ sammen under højt tryk (ca. 10 Gigapascal), de fandt ud af, at det skiftede mellem en isolator og leder, et fænomen kendt som en Mott -overgang. Ledningsevnen kan også indstilles ved at ændre trykket.

Disse materialer er kendetegnet ved svage mekaniske kræfter mellem planerne i deres krystalstruktur. Under pres, flyene presses sammen, gradvist og kontrollerbar skubber systemet fra tre til to dimensioner, og fra isolator til metal.

Forskerne fandt også ud af, at selv i to dimensioner, materialet bevarede sin magnetisme. "Magnetisme i to dimensioner er næsten imod fysikkens love på grund af den destabiliserende virkning af udsving, men i dette materiale, det ser ud til at være sandt, "sagde Dr. Sebastian Haines fra Cambridge's Institut for Jordvidenskab og Institut for Fysik, og papirets første forfatter.

Materialerne er billige, giftfri og let at syntetisere, og med yderligere forskning, kunne inkorporeres i grafenbaserede enheder.

"Vi fortsætter med at studere disse materialer for at opbygge en solid teoretisk forståelse af deres egenskaber, "sagde Haines." Denne forståelse vil i sidste ende understøtte konstruktionen af ​​enheder, men vi har brug for gode eksperimentelle spor for at give teorien et godt udgangspunkt. Vores arbejde peger på en spændende retning for fremstilling af todimensionale materialer med afstemmelig og sammenkoblet elektrisk, magnetiske og elektroniske egenskaber. "