Por primera vez, los físicos de la Universidad de Basilea han logrado medir las propiedades magnéticas de los materiales de Van der Waals atómicamente delgados en la nanoescala. Utilizaron sensores cuánticos de diamante para determinar la fuerza de la magnetización de las capas atómicas individuales del materialtriyoduro de cromo. Además, encontraron una explicación largamente buscada para las propiedades magnéticas inusuales del material. ciencia ha publicado los resultados
El uso de materiales van der Waals bidimensionales atómicamente delgados promete innovaciones en numerosos campos de la ciencia y la tecnología. Los científicos de todo el mundo están constantemente explorando nuevas formas de apilar diferentes capas atómicas individuales y, por lo tanto, diseñar nuevos materiales con propiedades únicas y emergentes.
Estos materiales compuestos súper delgados se mantienen unidos por las fuerzas de van der Waals y, a menudo, se comportan de manera diferente a los cristales a granel del mismo material. Los materiales atómicamente delgados de van der Waals incluyen aislantes, semiconductores, superconductores y algunos materiales con propiedades magnéticas. Su usoen spintronics o medios de memoria magnética ultracompactos es muy prometedor.
La primera medida cuantitativa de magnetización
Hasta ahora, no ha sido posible determinar la fuerza, la alineación y la estructura de estos imanes cuantitativamente ni a escala nanométrica. El equipo encabezado por el profesor Georg-H.-Endress Patrick Maletinsky del Departamento de Física y el Instituto Suizo de Nanocienciaen la Universidad de Basilea han demostrado que el uso de puntas de diamante decoradas con espines de electrones individuales en un microscopio de fuerza atómica es ideal para este tipo de estudios.
"Nuestro método, que utiliza los giros individuales en los centros de color de los diamantes como sensores, abre un campo completamente nuevo. Las propiedades magnéticas de los materiales bidimensionales ahora se pueden estudiar a nanoescala e incluso de manera cuantitativa. Nuestro innovador cuánticolos sensores se adaptan perfectamente a esta tarea compleja ", dice Maletinsky.
El número de capas es crítico
Utilizando esta tecnología que se desarrolló originalmente en Basilea y que se basa en un solo espín de electrones, los científicos colaboraron con investigadores de la Universidad de Ginebra para determinar las propiedades magnéticas de capas atómicas únicas de triyoduro de cromo CrI3. Los investigadores fueroncapaz de encontrar la respuesta a una pregunta científica clave sobre el magnetismo de este material.
Como un cristal tridimensional a granel, el triyoduro de cromo está completamente ordenado magnéticamente. Sin embargo, en el caso de pocas capas atómicas, solo las pilas con un número impar de capas atómicas muestran una magnetización distinta de cero. Pilas con un número par delas capas exhiben un comportamiento antiferromagnético, es decir, no están magnetizadas. La causa de este "efecto par / impar" y la discrepancia con el material a granel se desconocía anteriormente.
Colar como la causa
El equipo de Maletinsky pudo demostrar que este fenómeno se debe a la disposición atómica específica de las capas. Durante la preparación de la muestra, las capas individuales de triyoduro de cromo se mueven ligeramente unas contra otras. La tensión resultante en la red significa que los giros de capas sucesivas sonincapaz de alinearse en la misma dirección; en cambio, la dirección de giro alterna en las capas. Con un número par de capas, la magnetización de las capas se cancela; con un número impar, la fuerza de la magnetización medida corresponde a la de un solocapa.
Sin embargo, cuando se libera la tensión en la pila, por ejemplo, al perforar la muestra, los giros de todas las capas pueden alinearse en la misma dirección, como también se observa en los cristales a granel. La fuerza magnética de toda la pilaentonces es consistente con la suma de las capas individuales.
El trabajo realizado por los científicos de Basilea no solo responde una pregunta clave sobre los imanes bidimensionales de van der Waals, sino que también abre perspectivas interesantes sobre cómo sus innovadores sensores cuánticos pueden usarse en el futuro para estudiar imanes bidimensionales en ordenpara contribuir al desarrollo de nuevos componentes electrónicos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Basilea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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