Todos estamos familiarizados con la imagen de los electrones girando alrededor del núcleo de un átomo y formando enlaces químicos en moléculas y materiales. Pero lo que es menos conocido es que los electrones tienen una propiedad adicional única: el espín. Es difícil hacer una analogía, perose podría describir crudamente el espín del electrón como una peonza que gira alrededor de su eje. Pero lo que es aún más interesante es que, cuando los espines de los electrones se alinean en un material, esto conduce al conocido fenómeno del magnetismo.
Uno de los campos más avanzados de la tecnología es la espintrónica, un esfuerzo aún experimental para diseñar y construir dispositivos, como computadoras y memorias, que se ejecutan en el espín de electrones en lugar de solo el movimiento de cargas que sabemoscomo corriente eléctrica. Pero tales aplicaciones exigen nuevos materiales magnéticos con nuevas propiedades. Por ejemplo, sería una gran ventaja si el magnetismo se produjera en una capa extremadamente delgada del material, los llamados materiales bidimensionales 2D queincluyen el grafeno, que es básicamente una capa de grafito de un átomo de espesor.
Sin embargo, encontrar materiales magnéticos 2D es un desafío. El yoduro de cromo CrI3 reveló recientemente muchas propiedades interesantes, pero se degrada rápidamente en condiciones ambientales y su naturaleza aislante no promete mucho en cuanto a aplicaciones espintrónicas, la mayoría de las cuales requiereny materiales magnéticos estables al aire.
Ahora, los grupos de Andras Kis y Oleg Yazyev en EPFL han encontrado un nuevo imán 2D metálico y estable al aire: diselenuro de platino PtSe2. El descubrimiento fue realizado por Ahmet Avsar, un postdoctorado en el laboratorio de Kis, que en realidad estaba buscandoen algo completamente diferente.
Para explicar el descubrimiento del magnetismo en PtSe2, los investigadores primero utilizaron cálculos basados en la teoría funcional de la densidad, un método que modela y estudia la estructura de sistemas complejos con muchos electrones, como materiales y nanoestructuras. El análisis teórico mostró que el magnetismode PtSe2 es causado por los llamados "defectos" en su superficie, que son irregularidades en la disposición de los átomos ". Hace más de una década, encontramos un escenario algo similar para los defectos en el grafeno, pero PtSe2 fue una sorpresa total paranosotros ", dice Oleg Yazyev.
Los investigadores confirmaron la presencia de magnetismo en el material con una poderosa técnica de medición de magnetorresistencia. El magnetismo fue sorprendente, ya que se supone que el PtSe2 perfectamente cristalino no es magnético. "Esta es la primera vez que el magnetismo inducido por defectos enEste tipo de materiales 2D se observa ", dice Andras Kis." Amplía la gama de ferromagnetos 2D en materiales que de otro modo serían pasados por alto por técnicas masivas de minería de bases de datos ".
Eliminar o agregar una capa de PtSe2 es suficiente para cambiar la forma en que los giros se comunican entre sí a través de las capas. Y lo que lo hace aún más prometedor, es el hecho de que su magnetismo, incluso dentro de la misma capa, se puede manipular más estratégicamentecolocando defectos en su superficie, un proceso conocido como "ingeniería de defectos" que puede lograrse irradiando la superficie del material con haces de electrones o protones.
"Tales imanes metálicos ultrafinos podrían integrarse en los dispositivos de memoria magnética de acceso aleatorio de par de transferencia de giro de próxima generación [STT MRAM]", dice Ahmet Avsar. "Los imanes 2D podrían reducir la corriente crítica requerida para cambiar la polaridad magnética,y ayúdanos con una mayor miniaturización. Estos son los principales desafíos que las empresas esperan resolver ".
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Materiales proporcionados por Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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