Los investigadores de Cornell se han convertido en los primeros en controlar imanes atómicamente delgados con un campo eléctrico, un avance que proporciona un plan para producir un almacenamiento de datos excepcionalmente potente y eficiente en chips de computadora, entre otras aplicaciones.
La investigación se detalla en el documento, "Conmutación de campo eléctrico de imanes bidimensionales de van der Waals", publicado en Materiales de la naturaleza por Jie Shan, profesor de física aplicada e ingeniería; Kin Fai Mak, profesor asistente de física; y el erudito postdoctoral Shengwei Jiang.
En 1966, el físico de Cornell David Mermin y su postdoctorado Herbert Wagner teorizaron que los imanes bidimensionales no podrían existir si los espines de sus electrones pudieran apuntar en cualquier dirección. No fue sino hasta 2017 que algunos de los primeros materiales bidimensionalescon la alineación adecuada de los giros se descubrieron, abriendo la puerta a una familia completamente nueva de materiales conocidos como imanes 2-D van der Waals.
Shan y Mak, que se especializan en la investigación de materiales atómicamente delgados, aprovecharon la oportunidad de investigar los nuevos imanes y sus características únicas.
"Si se trata de un material a granel, no se puede acceder fácilmente a los átomos del interior", dijo Mak. "Pero si el imán es solo una monocapa, se puede hacer mucho. Puede aplicarle un campo eléctrico,poner electrones adicionales en él, y eso puede modular las propiedades del material ".
Utilizando una muestra de triyoduro de cromo, el equipo de investigación se propuso hacer exactamente eso. Su objetivo era aplicar una pequeña cantidad de voltaje para crear un campo eléctrico y controlar el magnetismo del compuesto 2-D, dándoles la capacidad de cambiarloencendido y apagado.
Para lograr esto, apilaron dos capas atómicas de triyoduro de cromo con dieléctricos y electrodos de puerta atómicamente delgados. Esto creó un dispositivo de efecto de campo que podría voltear la dirección de giro de electrones en las capas de triyoduro de cromo usando pequeños voltajes de puerta, activando el magnéticoEl proceso es reversible y repetible a temperaturas inferiores a 57 grados Kelvin.
El descubrimiento es importante para el futuro de la electrónica porque "la mayoría de la tecnología existente se basa en la conmutación magnética, como en los dispositivos de memoria que registran y almacenan datos", dijo Shan. Sin embargo, los imanes en la mayoría de la electrónica moderna noresponde a un campo eléctrico. En cambio, una corriente pasa a través de una bobina, creando un campo magnético que puede usarse para encender y apagar el imán. Es un método ineficiente porque la corriente genera calor y consume energía eléctrica.
Los imanes bidimensionales de triyoduro de cromo tienen una ventaja única en que un campo eléctrico se puede aplicar directamente para activar la conmutación, y se requiere muy poca energía.
"El proceso también es muy efectivo porque si tienes un grosor de nanómetro y aplicas solo un voltio, el campo ya es de 1 voltio por nanómetro. Eso es enorme", dijo Shan.
El equipo de investigación planea continuar explorando los imanes bidimensionales y espera formar nuevas colaboraciones en todo el campus, incluso con científicos e ingenieros que puedan ayudarlos a encontrar nuevos materiales magnéticos bidimensionales que, a diferencia del triyoduro de cromo, puedan funcionar a temperatura ambiente.
"En cierto sentido, lo que hemos demostrado aquí es más como un concepto de dispositivo", dijo Mak. "Cuando encontramos el tipo correcto de material que puede funcionar a una temperatura más alta, podemos aplicar inmediatamente esta idea a esos materiales.Pero aún no está allí "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cornell . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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