Undersøgelse bekræfter magnetiske egenskaber af silicium nano-bånd

(Phys.org)—Nano-bånd af silicium, der er konfigureret, så atomerne ligner kyllingetråd, kunne holde nøglen til fremtidens datalagring og informationsbehandlingssystemer med ultrahøj tæthed.

Dette var en nøglekonstatering af et team af forskere ledet af Paul Snijders fra Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory. Forskerne brugte scanningstunnelmikroskopi og spektroskopi til at validere de første principberegninger - eller modeller - der i årevis havde forudsagt dette resultat. Opdagelsen, detaljeret i New Journal of Physics , validerer denne teori og kunne flytte videnskabsmænd tættere på deres langsigtede mål om omkostningseffektivt at skabe magnetisme i ikke-magnetiske materialer.

"Mens forskere har brugt meget tid på at studere silicium, fordi det er arbejdshesten for nuværende informationsteknologier, for første gang var vi i stand til klart at fastslå, at kanterne på nanobånd indeholder magnetiske siliciumatomer, sagde Snijders, medlem af afdelingen Materials Science and Technology.

Overraskelsen er, at mens bulk silicium er ikke-magnetisk, kanterne på nanobånd af dette materiale er magnetiske. Snijders og kolleger hos ORNL, Argonne National Laboratory, University of Wisconsin og Naval Research Laboratory viste, at elektronspindene er bestilt anti-ferromagnetisk, hvilket betyder, at de skiftevis peger op og ned. Konfigureret på denne måde, de op og ned spin-polariserede atomer tjener som effektive erstatninger for konventionelle nuller og dem, der er fælles for elektroner, eller opladning, nuværende.

"Ved at udnytte elektronspin, der opstår fra iboende brudte bindinger på guldstabiliserede siliciumoverflader, vi var i stand til at erstatte konventionelle elektronisk ladede nuller og enere med spins pegende op og ned, sagde Snijders.

Denne opdagelse giver en ny vej til at studere lavdimensionel magnetisme, bemærkede forskerne. Mest vigtigt, sådanne trinformede silicium-guld-overflader giver en atomisk præcis skabelon til enkelt-spin-enheder ved den ultimative grænse for datalagring og -behandling med høj tæthed.

"I jagten på mindre og billigere magneter, elektromotorer, elektronik og lagerenheder, at skabe magnetisme i ellers ikke-magnetiske materialer kan have vidtrækkende konsekvenser, sagde Snijders.