Uudentyyppinen magnetismi löydetty 2D-materiaaleista

Stuttgartin yliopiston tutkijat ovat yhteistyössä kansainvälisten kumppaneiden kanssa osoittaneet kokeellisesti aiemmin tuntemattoman magnetismin muodon atomitason ohuissa materiaalikerroksissa.

Löytö on erittäin merkityksellinen tulevaisuuden magneettisten datan tallennusteknologioiden kannalta ja edistää magneettisten vuorovaikutusten perustavanlaatuista ymmärrystä kaksiulotteisissa järjestelmissä.

”Datamäärien kasvaessa tulevaisuuden magneettisten tallennusvälineiden on kyettävä tallentamaan informaatiota luotettavasti yhä suuremmilla tiheyksillä”, sanoo professori Jörg Wrachtrup, Stuttgartin yliopiston sovelletun kvanttiteknologian keskuksen (ZAQuant) johtaja, jonka ryhmä johti projektia.

”Tuloksemme ovat siksi suoraan relevantteja seuraavan sukupolven tiedontallennusteknologioille. Samalla ne ovat perustavanlaatuisen tärkeitä, koska ne tarjoavat uusia näkemyksiä atomitason ohuiden materiaalien magneettisista vuorovaikutuksista.”

Kansainvälinen tutkimusryhmä löysi uuden magneettisen tilan, joka syntyy neljästä kromijodidista koostuvasta atomikerroksesta koostuvassa järjestelmässä. ”Voimme valikoivasti kontrolloida tätä magnetismia säätämällä yksittäisten kerrosten elektronien välisiä vuorovaikutuksia”, selittää Stuttgartin yliopiston tohtori Ruoming Peng. ”Erityisen huomionarvoista on, että havaitut magneettiset ominaisuudet kestävät ympäristön häiriöt.”

Tutkimuksessa tutkittu kromijodidi kuuluu kaksiulotteisten (2D) materiaalien luokkaan – järjestelmiin, jotka koostuvat vain muutamista kiteiseen hilaan järjestetyistä atomikerroksista.

Kiertämällä hieman kahta kromijodidikerrosta toisiinsa nähden Stuttgartin tutkijat loivat uuden magneettisen tilan. Kiertyminen synnyttää skyrmioneja – nanomittakaavan, topologisesti suojattuja magneettisia rakenteita, jotka ovat pienimpiä ja vakaimpia tunnettuja magneettisissa järjestelmissä olevia informaationkantajia.

Tutkimusryhmä onnistui ensimmäistä kertaa luomaan ja havaitsemaan suoraan skyrmioneja kiertyneessä kaksiulotteisessa magneettisessa materiaalissa.

Teknologisen merkityksensä lisäksi löydökset edistävät merkittävästi teoreettista ymmärrystä kollektiivisesta elektronien käyttäytymisestä atomitason ohuissa magneettijärjestelmissä. ”Kokeelliset tuloksemme osoittavat, että olemassa olevia teoreettisia malleja on tarkennettava, jotta havaitut ilmiöt voidaan täysin vangita”, Wrachtrup sanoo.

Aiheesta aiemmin:

Kiraalisia skyrmion-virtoja voidaan käyttää logiikkaan

Datan tallennuksen uudet ulottuvuudet

Skyrmioneja ohjaavia transistoreita