فیزیکدانان اولین فرومغناطیس دو بعدی را در گرافن ایجاد کردند
به گزارش سیناپرس همدان، دانشمندان دانشگاه سن پترزبورگ به همراه همکاران خارجی خود اولین فرومغناطیس دو بعدی جهان را در گرافن ایجاد کردند. استفاده از حالت مغناطیسی به‌دست‌آمده از گرافن می‌تواند مبنای یک رویکرد جدید به الکترونیک باشد و کارایی انرژی و سرعت آن را در هنگام توسعه دستگاه‌هایی با استفاده از فناوری‌های جایگزین بدون استفاده از سیلیکون افزایش دهد.
گرافن، ساختمان دو بعدی متشکل از کربن، سبک ترین و قوی ترین مواد دو بعدی موجود امروزی است و همچنین رسانایی بالایی دارد. در سال 2018، محققان دانشگاه سن پترزبورگ به همراه همکاران خود از دانشگاه دولتی تومسک و دانشمندان آلمانی و اسپانیایی اولین کسانی بودند که گرافن را در جهان اصلاح کردند و به آن خواص کبالت و طلا مغناطیس و برهم کنش مداری چرخشی (بین الکترون متحرک در گرافن و گشتاور مغناطیسی خود) افزودند. هنگام برهمکنش با کبالت و طلا، گرافن نه تنها ویژگی های منحصر به فرد خود را حفظ می کند، بلکه تا حدی خواص این فلزات را نیز به خود می گیرد.
در بخشی از کار جدید، دانشمندان سیستمی با حالت فری مغناطیسی گرافن را سنتز کردند. این یک حالت منحصر به فرد است که در آن ماده در غیاب میدان مغناطیسی خارجی دارای خاصیت مغناطیسی است. فیزیکدانان از یک بستر مشابه ساخته شده از یک لایه نازک کبالت و آلیاژ طلا در سطح آن استفاده کردند.
در طول آلیاژسازی سطح، حلقه‌های نابجایی زیر گرافن تشکیل شد. این حلقه ها نواحی مثلثی با چگالی کمتر اتم های کبالت هستند که اتم های طلا به آنها نزدیکتر شده اند. تا به حال، شناخته شده بود که گرافن تک لایه تنها می تواند به طور کامل به روشی یکنواخت مغناطیسی شود. با این حال، مطالعات دانشمندان دانشگاه سنت پترزبورگ نشان داده است که می توان مغناطش اتم های زیرشبکه های جداگانه را از طریق برهمکنش انتخابی با نقص های ساختاری زیرلایه کنترل کرد.
این یک کشف قابل توجه است، زیرا تمام دستگاه های الکترونیکی از بارهای الکتریکی استفاده می کنند و در هنگام عبور جریان، گرما تولید می کنند. تحقیقات ما در نهایت اجازه می دهد تا اطلاعات در قالب جریان های اسپین منتقل شود. آرتم رایبکین، محقق اصلی این تحقیق و پژوهشگر پیشرو در آزمایشگاه الکترونیک و ساختار اسپین نانوسیستم ها در دانشگاه سن پترزبورگ توضیح داد: این یک نسل جدید از الکترونیک، یک منطق اساسی متفاوت و یک رویکرد جدید برای توسعه فناوری است که مصرف انرژی را کاهش می‌دهد و سرعت انتقال اطلاعات را افزایش می‌دهد.
دومین مشخصه مهم گرافن سنتز شده توسط فیزیکدانان دانشگاه سن پترزبورگ، برهمکنش قوی اسپین-مدار است. در این ساختار، تقویت این تعامل با حضور اتم‌های طلا در زیر گرافن توضیح داده می‌شود. با نسبت معینی از پارامترهای برهمکنش مغناطیسی و مدار اسپین، می توان از حالت پیش پا افتاده، یعنی آشنا، گرافن به حالت توپولوژیکی جدید حرکت کرد.
منبع : phys.org
مترجم: سید سپهر ارومیهء
