Uzay

Fizikçiler Dünyanın En İnce Mıknatısı Rekorunu Kırdı Ve Vahşi

0

Sadece bir atom kalınlığında bir malzeme parçası rekor kırıyor.

Ultra ince gofret, oda sıcaklığında çalışan, teknolojinin, özellikle de bellek cihazlarının geliştirilmesi ve ferromanyetizma ve kuantum fiziği araştırmaları için yollar açan bir mıknatıstır.

Bu, ultra soğuk koşullardan çıkarıldığında manyetizmasını ve stabilitesini kaybeden 2 boyutlu bir mıknatıs yapmak için yapılan önceki girişimlerden çok büyük bir adım.

California Berkeley Üniversitesi’nden malzeme bilimcisi Jie Yao, “Ortam koşullarında kimyasal olarak kararlı olan oda sıcaklığında 2D bir mıknatıs yapan ilk biziz” dedi.

“Son teknoloji ürünü 2B mıknatısların çalışması için çok düşük sıcaklıklara ihtiyaç vardır. Ancak pratik nedenlerden dolayı bir veri merkezinin oda sıcaklığında çalışması gerekir. 2B mıknatısımız yalnızca oda sıcaklığında veya daha yüksek sıcaklıkta çalışan ilk değil, aynı zamanda aynı zamanda gerçek 2B sınırına ulaşan ilk mıknatıs: Tek bir atom kadar ince!”

Bu şaşırtıcı başarı, kobalt katkılı van der Waals çinko oksit adı verilen bir malzeme kullanılarak yapıldı. Adından da anlaşılacağı gibi, grafen oksit, çinko ve kobaltın birleştirilmesiyle oluşturulmuştur. Grafen oksit, oranları dikkatlice ölçülen çinko ve kobaltın asetat dihidratlarına daldırılır.

Vakumda pişirildiğinde, bu karışım yavaş yavaş soğuyarak grafen katmanları arasına sıkıştırılmış kobalt atomları serpiştirilmiş tek bir çinko oksit katmanına dönüşüyor. Havada bir adım pişirme, grafeni yakar ve tek kat kobalt katkılı çinko oksit bırakır.

Ekip daha sonra yapının tek atomlu kalınlığını doğrulamak için taramalı elektron mikroskobu ve kristal yapı ve kompozisyonu atom atom görüntülemek için transmisyon elektron mikroskobu kullandı.

mıknatısMalzemedeki manyetik kuplajın çizimi. (Berkeley Laboratuvarı)

Ortaya çıkan 2D filmin manyetik olduğu bulundu, ancak tam olarak ne kadar manyetik çinko oksit arasında dağılan kobalt miktarına bağlıydı. Yüzde 5 ila 6 civarında, manyetizma oldukça zayıftı. Yaklaşık yüzde 12’ye iki katına çıkan malzeme oldukça güçlü bir manyetik hale geldi.

Yüzde 15’te, malzeme o kadar güçlü bir şekilde manyetikti ki, malzeme içindeki lokalize dönüşler, hayal kırıklığı olarak bilinen bir durum olarak birbirleriyle rekabet etmeye başladı. Bu, bir sistem içindeki manyetik düzeni bozabilir, bu yüzden yüzde 12 civarında bir yerde kobaltın tatlı noktası gibi görünüyor.

İlginç bir şekilde, film sadece oda sıcaklığında değil, yaklaşık 100 santigrat derece (212 Fahrenhayt derece) sıcaklıklara kadar manyetik ve kimyasal olarak kararlı kaldı – çinko oksit bir ferromanyetik malzeme olmasa da.

Malzeme bilimcisi ve çalışmanın ilk yazarı UC Berkeley’den Rui Chen, “2D manyetik sistemimiz önceki 2D mıknatıslara kıyasla farklı bir mekanizma gösteriyor” dedi. “Ve bu eşsiz mekanizmanın çinko oksitteki serbest elektronlardan kaynaklandığını düşünüyoruz.”

Elektronlar, diğer şeylerin yanı sıra, çok küçük mıknatıslar. Her elektronun bir kuzey ve güney manyetik kutbu ve kendi küçük manyetik alanı vardır. Çoğu malzemede, elektronların manyetik yönelimleri birbirini iptal eder, ancak ferromanyetik malzemelerde elektronlar, hepsinin aynı manyetik yönelime sahip olduğu alanlarda birlikte gruplanır. Manyetik bir malzemede, tüm alanlar aynı yönde yönlendirilir.

Serbest elektronlar, bir atomun çekirdeğine bağlı olmayanlardır. Araştırmacılar, çinko oksitteki serbest elektronların, filmdeki manyetik kobalt atomlarını yüksek sıcaklıklarda bile aynı yönde tutan aracılar olarak çalışabileceğine inanıyorlar.

Özellikle teknoloji ve araştırma geliştirme için pek çok yeni yol açabileceğinden, kesinlikle daha fazla araştırmayı garanti eden bir şey. Filmin kendisi esnek ve üretimi ölçeklenebilir, bu da olasılıkların göz kamaştırıcı olduğu anlamına geliyor.

Bir yol, kuantum fiziği için etkileri olan atomlar arasındaki manyetik etkileşimleri incelemektir. Bir diğeri ise elektronların spinini inceleyen spintroniktir. İkili verileri kodlamak için manyetik alanın yönünü değiştirmeye dayanan hafif ve esnek bellek cihazları üretmek için de kullanılabilir.

Gelecekteki analizler ve hesaplamalar, malzemenin sınırlarının daha iyi anlaşılmasına yardımcı olacaktır.

Yao, “Sonuçlarımız beklediğimizden bile daha iyi, bu gerçekten heyecan verici. Bilimde çoğu zaman deneyler çok zorlayıcı olabilir” dedi. “Ama sonunda yeni bir şey fark ettiğinizde, bu her zaman çok tatmin edicidir.”

Araştırma yayınlandı Doğa İletişimi.

.

Profesör

39 Yaşındaki Hasta, ‘Aeson’ Yapay Kalp İmplantı Alan İlk ABD Hastası Oldu

Previous article

Tibet Buzullarının Erimesinde Tanımlanmış 15.000 Yıllık Antik Virüsler

Next article

You may also like

Comments

Comments are closed.

More in Uzay