Современные электронные устройства почти достигли предела миниатюризации. Особенно остро это чувствуют системы искусственного интеллекта, которые обрабатывают огромные объемы данных. Ученые ищут альтернативу — спинтронные устройства на основе двумерных магнитных структур. Они используют не заряды электронов, а магнитные моменты атомов.
Магнитный момент можно сравнить со стрелкой компаса. В зависимости от внешнего поля она отклоняется в ту или иную сторону. Эти отклонения лежат в основе записи информации. Но материалов, которые сохраняют намагниченность в двумерном виде, мало. Это ограничивает разработку компактных спинтронных устройств.
Исследователи из Московского государственного университета имени Ломоносова (МГУ) синтезировали новую кристаллическую структуру на основе молибдена и хлора, рассказали в пресс-службе Российского научного фонда.
Химики взяли хлорид молибдена, потому что это вещество образует пары атомов металла, соединенных через хлор. В зависимости от расположения таких пар в кристалле вещество приобретает ферромагнитные свойства при разных температурах.
Теперь нам предстоит найти способ повысить температуру, при котором кристаллы хлорида молибдена начинают намагничиваться. Возможность стабилизировать такое состояние при более высоких температурах откроет путь для практического применения этого вещества в новых поколениях спинтронных устройств. В дальнейшем мы планируем заменить молибден на другие металлы, такие как вольфрам и осмий, а хлор на другие галогены, например, бром.
Сначала химики вырастили кристаллы в герметичной трубке, обработав порошок молибдена газообразным хлором. Затем поместили их в печь с разной температурой в разных частях. Это позволило получить нужную форму. Также авторы заменили часть атомов молибдена на рений или ниобий. Так они оценили, как состав влияет на магнитные свойства.
Эксперименты показали: в чистых кристаллах пары атомов металла занимают три разные позиции в решетке. Из-за этого пары взаимодействуют с неодинаковой силой. При охлаждении до -261°С кристаллы становятся ферромагнитными: магнитные моменты атомов выстраиваются параллельно, как стрелки компасов, указывающие на север. Когда часть молибдена заменили на рений, вещество показало слабый магнетизм: моменты направлены в противоположные стороны, но не компенсируют друг друга. С ниобием магнетизм исчез полностью.
Авторы доказали: магнитные свойства соединения можно настраивать, меняя расположение пар атомов и химический состав. Результаты опубликованы в журнале Inorganic Chemistry.
Работа поддержана грантом РНФ. В исследовании участвовали сотрудники СПбГУ, университета Северной Каролины (США), Хуачжунского университета науки (Китай) и технологии и университета Кенхи (Южная Корея).
Ранее Наука Mail писала о том, что физики впервые достигли идеального трения.