محققان در حال ایجاد پیچیدگی مغناطیسی در آهنرباهای نازک اتمی هستند
آهن ربا در بسیاری از اقلام روزمره ما از جمله تلفن های همراه و کارت اعتباری یا کلید هتل استفاده می شود. آنها حتی موتور را در خلاء شما نیرو می دهند.
و از آنجایی که اکثر رایانه ها از آهنربا برای ذخیره اطلاعات استفاده می کنند، یافتن آهنرباهای نازک تر کلید لوازم الکترونیکی سریع تر و سبک تر است. گرافن، ماده ای با ضخامت یک اتم، در سال 2004 کشف شد و برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 2010 شد. اگرچه گرافن خود مغناطیسی نیست، اما علاقه به جستجوی آهنرباهای نازک اتمی را برانگیخت.
در سال 2017، دانشمندان یک ماده مغناطیسی بسیار نازک با ضخامت تنها سه اتم یا یک واحد اتمی کشف کردند. اما این ماده که تری یدید کروم نامیده می شود دارای آرایش مغناطیسی ساده ای بود - چرخش الکترون ها در ماده که همه در یک جهت، بالا یا پایین تراز شده بودند - که به این معنی است که قادر به ذخیره مقادیر زیادی اطلاعات نیست.
اکنون لیو یانگ ژائو، فیزیکدان دانشگاه میشیگان، و تیمش راهی برای ایجاد آرایش پیچیده تری از گشتاور مغناطیسی در تری یدید کروم ایجاد کرده اند که به این ماده نازک اتمی اجازه می دهد اطلاعات بیشتری را ذخیره کند و احتمالاً اطلاعات را سریعتر پردازش کند. نتایج آنها در منتشر شده است فیزیک طبیعت.
با گذشت زمان، مردم شروع به جستجوی اندازه‌های کوچکتر و اشکال پیچیده‌تر آهنربا کردند تا رایانه‌ها و وسایل الکترونیکی ما کوچکتر، نازک‌تر و سریعتر شوند. برای انجام این کار، موادی که داده ها را ذخیره می کند یا اطلاعات را پردازش می کند نیز باید کوچکتر و کوچکتر شوند. در حالی که اشکال مغناطیسی آنها باید بیشتر و بیشتر عجیب و غریب باشد، "ژائو گفت." در مواد بسیار بزرگ و حجیم، مردم انواع اشکال مغناطیسی به نام بافت های چرخان را پیدا می کنند. بنابراین در این ماده بسیار نازک، ما پرسیدیم، "آیا می توانیم این نوع بافت های چرخشی پیچیده را نیز ایجاد کنیم تا بتوانیم اطلاعات بیشتری را ذخیره کنیم؟"
برای انجام این کار، ژائو و تیمش با پاره کردن تکه های میکرونی (یک میلیونیم متر) تری یدید کروم، یک نمونه مصنوعی ساختند. ورقه های تری یدید کروم دو لایه هستند، به این معنی که ضخامت ماده دو واحد اتمی یا شش اتم است. سپس یک تکه را روی یکی دیگر گذاشتند و کمی آن را پیچاندند. هر پولکی از یک ساختار شبکه کریستالی تشکیل شده است و هنگامی که یک ساختار روی دیگری قرار می گیرد و کمی چرخش می یابد، ساختارهای کریستالی با یکدیگر تداخل پیدا می کنند و ساختار تناوبی با طول موج بیشتر را تشکیل می دهند. این همچنین یک عدم تطابق زاویه ای بین دو مقیاس ایجاد می کند و منجر به ایجاد یک ابرشبکه شبکه طولانی تر به نام ابرشبکه مور می شود.
به یک موج آب فکر کنید. ضربان یک موج برابر با یک نقطه است. اما در این موج، آب در واقع به جلو حرکت نمی کند. در عوض، مولکول های آب در یک مکان بالا و پایین می روند. وقتی انرژی بیشتری به موج اضافه می شود، موج بالاتر می رود.
به همین ترتیب، وقتی ساختارهای کریستالی روی هم قرار می گیرند، طول موج آنها دو برابر می شود. سپس به دلیل چرخش اندک بین دو لایه، اتمهای لایه بالایی ماده نسبت به اتمهای لایه پایینی ماده نزدیک مرکز چرخش کمی جابه‌جا می‌شوند. این بیشتر باعث ایجاد یک اثر آبشاری اتمهای جابجا شده در لایه مضاعف شده مواد می‌شود که در سراسر لایه‌های انباشته در امتداد طول موج مویر تکرار می‌شود.
ژائو گفت که این منجر به دو تغییر افراطی در ساختار می شود. وقتی اتمهای کروم در یک لایه دقیقاً در مرکز اتمهای کروم در لایه دیگر قرار می‌گیرند، چرخش آنها در یک جهت است. هنگامی که آنها یک سوم فاصله بین نزدیکترین اتمهای کروم همسایه هستند، چرخش آنها در جهت مخالف است. سپس بین این دو حوزه، نوبت آنها ناامید می شود، بدون اینکه بدانند کدام یک از این دو راه را دنبال کنند و می توانند ترتیبات جدیدی را ایجاد کنند. سپس، برای مثال، آنها می توانند مارپیچی شوند. انواع مختلف جهت گیری چرخش در یک ماده، امکانات بیشتری را برای ذخیره اطلاعات ایجاد می کند.
برای کار با چنین مواد فوق‌العاده نازک و ظریفی، این گروه از مجموعه‌ای از میکرومانیپلاتورهای خودکار در زیر یک میکروسکوپ نوری استفاده می‌کند که در جعبه‌ای پر از نیتروژن با خلوص فوق‌العاده قرار گرفته است که بی‌اثر است و با موادی که محققان در حال مطالعه هستند برهم‌کنش ندارد. محققان از یک گیره نوار ساده خانگی برای جدا کردن یک لایه دو بعدی از مواد و مهر زدن آن بر روی یک بستر سیلیکا استفاده می کنند، تکنیکی که توسط جایزه نوبل فیزیک 2010 توسعه یافت. محققان با استفاده از یک میکروسکوپ نوری برای مشاهده این روش، مجموعه ای از شانه های مکانیکی را زیر نظر گرفتند. برای بلند کردن یک لایه از مواد، آن را کمی بچرخانید و دوباره آن را روی لایه دیگر از مواد قرار دهید.
«اهمیت کار ما این است که در این آهنرباهای بسیار نازک نشان دهیم که می‌توانیم با انجام این نوع چرخش بافت چرخشی برای معرفی ابرشبکه‌های مویر طراحی کنیم. ژائو می‌گوید آرایش‌های چرخشی مختلف می‌توانند خواص فیزیکی کاملاً متفاوتی به مواد مغناطیسی که ما مطالعه می‌کنیم بدهد. در مقایسه با بسیاری از مواد حجیم سه بعدی، آرایش اتمی توسط شیمی در طول رشد تعیین می شود: شما نمی توانید آنقدر تغییر دهید یا دستکاری کنید. اما در اینجا، با تغییر این زاویه پیچش بین دو لایه برای تغییر فاصله نسبی بین اتم‌ها، ما این آزادی را داریم که خواص مغناطیسی را در ابرشبکه‌های دوبعدی موآر طراحی و کنترل کنیم.
نقل قول: محققان پیچیدگی مغناطیسی در آهنرباهای اتمی نازک ایجاد می کنند (2021، 2 دسامبر)، استخراج شده در 2 دسامبر 2021 از https://phys.org/news/2021-12-magnetic-complexity-atomically-thin-magnets. html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]