Araştırmacılar; bazı ultra-ince manyetik malzemelerin, yeni nesil elektronik ve bellek depolama aygıtlarının geliştirilmesinde kullanılabilecek bir olay olan yüksek basınç altında, yalıtkandan iletkene geçebileceğini keşfetti.
Cambridge Üniversitesi uluslararası araştırma ekibi, Physical Review Letters dergisinde bildirilen sonuçlarının, bazen manyetik grafen olarak adlandırılan malzemenin elektronik ve yapısal özellikleri arasındaki dinamik ilişkiyi anlamada yardımcı olacağını söylüyor. Ayrıca iki boyutlu malzemeler üretmenin yeni bir yolunu açmış oluyor.
Manyetik grafen veya demir trithiophyphosphate (FePS3), “van der Waals Materyalleri” olarak bilinen bir materyal ailesindendir ve ilk olarak 1960’larda sentezlendi. Ancak son on yılda, araştırmacılar; FePS3’e taze gözlerle bakmaya başladılar. Grafene benzer şekilde, iki boyutlu bir karbon şekli olan FePS3 ultra ince tabakalara dökülür. Ancak grafenden farklı olarak, FePS3 manyetiktir.
Elektronların içsel manyetizma kaynağı ifadesi spin olarak bilinir. Spin; elektronların minik çubuk mıknatıslar gibi davranmasını ve belirli bir noktaya işaret etmesini sağlar. Elektron spinlerin düzenlenmesinden elde edilen manyetizma; çoğu bellek cihazında kullanılır ve bilgisayarların bilgiyi işleme biçimini değiştirebilecek spintronics gibi yeni teknolojiler geliştirmek için önemlidir.
Grafenin olağanüstü gücü ve iletkenliğine rağmen, manyetik olmadığı gerçeği; manyetik depolama ve spintronics gibi alanlardaki uygulamalarını sınırlandırır ve bu nedenle araştırmacılar, grafen tabanlı cihazlarla birleştirilebilecek manyetik materyalleri araştırmaktadır.
Cambridge araştırmacıları; çalışmaları için FePS3 katmanlarını yüksek basınç altında (yaklaşık 10 Gigapascals) bir araya getirdiler. Bir Mott Geçişi olarak bilinen, fenomen olan bir yalıtkan ve iletken arasında geçiş yaptığını buldular. İletkenlik, basıncı değiştirerek de ayarlanabilir. Bu malzemeler; kristal yapılarının düzlemleri arasındaki zayıf mekanik kuvvetlerle karakterize edilir. Basınç altında, uçaklar; kademeli olarak basılır ve sistemi üç ila iki boyut arasında ve yalıtkandan metale doğru iterek kontrol edilebilir. Araştırmacılar ayrıca, maddenin iki boyutta bile manyetizmasını koruduğunu buldu.
Cambridge Yer Bilimleri ve Fizik Bölümü’nden Dr. Sebastian Haines: “İki boyuttaki manyetizma, dalgalanmaların dengesizleştirici etkisinden dolayı neredeyse fizik yasalarına aykırıdır, ancak bu malzemede doğru görünüyor.”
Materyaller ucuzdur, toksik değildir ve sentezlenmesi kolaydır ve daha fazla araştırma ile grafen bazlı cihazlara dahil edilebilir. Bu malzemelerin özelliklerini sağlam bir teorik olarak anlamak için incelemeye devam ediyoruz. Bu anlayış sonunda cihazların mühendisliğinin temelini oluşturmayı hedefliyoruz, ancak teoriye iyi bir başlangıç noktası vermek için daha iyi deneysel ipuçlarına ihtiyacımız var. Çalışmalarımız, ayarlanabilir ve yapışık elektriksel, manyetik ve elektronik ile iki boyutlu malzemeler üretmek için heyecan verici bir yöne işaret ediyor.”
