El magnetismo bidimensional ha intrigado y motivado a los investigadores durante mucho tiempo por su potencial para desatar nuevos estados de materia y utilidad en nano-dispositivos.
En parte, la emoción está impulsada por las predicciones de que los momentos magnéticos de los electrones, conocidos como "espines" ya no podrían alinearse en sistemas perfectamente limpios. Esta mejora en la fuerza de las excitaciones podría desencadenar numerosos estados nuevosde mater, y permiten nuevas formas de computación cuántica.
Un desafío clave ha sido la fabricación exitosa de sistemas perfectamente limpios y su incorporación con otros materiales. Sin embargo, durante más de una década, los materiales conocidos como cristales "van der Waals", unidos por fricción, se han utilizado para aislar soloscapas gruesas que generan numerosos efectos y aplicaciones físicas nuevas.
Recientemente, esta clase se ha ampliado para incluir materiales magnéticos, y puede ofrecer una de las plataformas más ambiciosas hasta ahora en esfuerzos científicos para investigar y manipular fases de la materia a nanoescala, investigadores del Boston College, la Universidad de Tennessee y SeúlUniversidad Nacional, escriba en la última edición de la revista Naturaleza .
El magnetismo bidimensional, tema de exploraciones teóricas y experimentación durante los últimos 80 años, está disfrutando de un resurgimiento gracias a un grupo de materiales y compuestos que son relativamente abundantes y fáciles de manipular, según el profesor adjunto de física de Boston College KennethBurch, primer autor del artículo "Magnetismo en materiales bidimensionales de van der Waals".
El ejemplo más citado de estos materiales es el grafeno, un cristal construido en capas uniformes de espesor de átomo. Un procedimiento tan simple como aplicar un trozo de cinta adhesiva al cristal puede eliminar una sola capa, proporcionando una capa delgada y uniformesección para servir como plataforma para crear materiales novedosos con una gama de propiedades físicas abiertas a la manipulación.
"Lo sorprendente de estos materiales en 2-D es que son tan flexibles", dijo Burch. "Debido a que son tan flexibles, le brindan esta enorme variedad de posibilidades. Puede hacer combinaciones con las que nunca antes había soñado. Ustedsimplemente puede probarlos. No tiene que gastar esta gran cantidad de tiempo, dinero y maquinaria tratando de cultivarlos. Un estudiante que trabaja con cinta los reúne. Eso se suma a esta emocionante oportunidad que la gente soñó durante mucho tiempo,para poder diseñar estas nuevas fases de la materia "
En esa única capa, los investigadores se han centrado en el espín, lo que Burch llama el "momento magnético" de un electrón. Si bien la carga de un electrón puede usarse para enviar dos señales, ya sea "apagado" o "encendido","Los resultados representados como excitaciones de giro cero o uno ofrecen múltiples puntos de control y medición, una expansión exponencial del potencial para señalizar, almacenar o transmitir información en los espacios más pequeños.
"Uno de los grandes esfuerzos ahora es tratar de cambiar la forma en que hacemos los cálculos", dijo Burch. "Ahora registramos si la carga del electrón está ahí o no. Dado que cada electrón tiene un momento magnético,potencialmente puede almacenar información usando las direcciones relativas de esos momentos, que es más como una brújula con múltiples puntos. No solo obtiene un uno y un cero, obtiene todos los valores intermedios ".
Las aplicaciones potenciales se encuentran en las áreas de las nuevas computadoras "cuánticas", tecnologías de detección, semiconductores o superconductores de alta temperatura.
"El punto de nuestra perspectiva es que ha habido un gran énfasis en los dispositivos y en tratar de buscar estos materiales en 2-D para hacer estos nuevos dispositivos, lo cual es extremadamente prometedor", dijo Burch. "Pero lo que señalamos es magnéticoLos cristales atómicos 2D también pueden hacer realidad el sueño de diseñar estas nuevas fases: superconductoras, magnéticas o topológicas de la materia, que es realmente la parte más emocionante. No solo es fundamentalmente interesante realizar estos teoremas que han existido durante 40 años.. Estas nuevas fases tendrían aplicaciones en diversas formas de computación, ya sea en espintrónica, produciendo superconductores de alta temperatura, sensores magnéticos y ópticos y en computación cuántica topológica ".
Burch y sus colegas, el David Mandrus de la Universidad de Tennessee y el Parque Je-Geun de la Universidad Nacional de Seúl, describen cuatro direcciones principales para la investigación de los materiales magnéticos de van der Waals :
Germano Iannacchione, un oficial del programa de la National Science Foundation NSF que supervisa las subvenciones a Burch y otros científicos de materiales, dijo que los coautores ofrecen ideas a la comunidad más amplia de científicos que pueden servir para guiar un campo dinámico que supera los límites en la investigación de materiales.
"El magnetismo en los materiales 2D van Der Waals se ha convertido en un campo de estudio vibrante", dijo Iannacchione. "Sus investigadores han madurado desde investigadores altamente enfocados hasta estadistas que pastorean un campo, ampliando las aplicaciones en la mayor cantidad de canales posible. La revisión capturaEl aspecto multiplicativo de la investigación constante, centrada y a veces arriesgada que abre vastas nuevas fronteras, con un tremendo potencial para aplicaciones en computación cuántica y espintrónica ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Boston College . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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