Magneetti lähes ilman magneettikenttää

Technical University of Denmark (DTU) johtama kansainvälinen tutkimusryhmä on kehittänyt uuden magneettisen materiaalin, jolla on vakaa sisäinen magneettinen rakenne, lähes olematon ulkoinen magneettikenttä ja joka säilyttää nämä ominaisuudet huoneenlämpötilan yläpuolella.

Nämä ominaisuudet voivat olla tärkeitä tuleville elektronisten teknologioiden sukupolville, esimerkiksi aloilla, joilla informaation käsittelyyn käytetään sähkövarauksen sijaan magneettisia ominaisuuksia eli spintroniikassa.

Materiaali kuuluu harvinaiseen luokkaan, joka tunnetaan kompensoituina ferrimagneetteina. Tällaisissa materiaaleissa rakenteen sisäiset magneettiset momentit osoittavat eri suuntiin. Sisäisesti magnetismi on erittäin voimakasta, mutta magneettiset momentit lähes kumoavat toisensa. Tämän seurauksena materiaalilla on vain hyvin heikko ulkoinen magneettikenttä.

”Magneettisten materiaalien kanssa on vaikea työskennellä, kun halutaan pakata useita toimintoja tiiviisti yhteen. Mutta kun materiaali ei emittoi juuri lainkaan magneettikenttää, komponenttien sijoittaminen paljon lähemmäksi toisiaan ilman ei-toivottuja häiriöitä on periaatteessa mahdollista, sanoo professori Kasper Steen Pedersen.

"Tämä avaa täysin uuden tason hallintaan. Kun magnetismi on upotettu molekyylimateriaaliin, voimme käyttää kemiaa sekä magneettisten että elektronisten ominaisuuksien säätämiseen."

Uusi materiaali on rakennettu metalli-orgaaniseksi verkoksi, jossa metallikeskukset ovat yhteydessä toisiinsa orgaanisten molekyylien avulla. Tämä molekyylirakenne mahdollistaa materiaalin ominaisuuksien kemiallisen suunnittelun ja säätämisen.

Tarkemmin kuvattuna materiaali koostuu kromiatomeista, joita yhdistää orgaaninen pyratsiinimolekyyli, joka soveltuu hyvin metalliatomien sitomiseen yhteen. Tässä tapauksessa pyratsiini esiintyy radikaalina, jossa on yksi pariton elektroni, minkä ansiosta se voi suoraan vaikuttaa materiaalin magnetismiin.

Tutkijat korostavat, että työ edustaa perustutkimusta ja että materiaalin toimivuutta ei ole vielä testattu konkreettisissa komponenteissa tai missään tietyssä sovelluksessa. Löydön teknologinen näkökulma on kuitenkin selvä.

Seuraavaksi tutkija selvittävät, voidaanko materiaalia kemiallisesti säätää muiden ominaisuuksien, kuten sähkönjohtavuuden, suhteen ja voidaanko se valmistaa ohuiksi kalvoiksi, jotka soveltuvat integroitavaksi elektronisiin komponentteihin.

Aiheesta aiemmin:

Huonelämpötilainen Hall-ilmiö ilman magneettikenttää

Suprajohtava diodi ilman magneettikenttää

Hybridi kaksiulotteinen