(Phys.org) —Los científicos han fabricado una superrejilla de imanes de un solo átomo en grafeno con una densidad de 115 terabits por pulgada cuadrada, sugiriendo que la configuración podría conducir a medios de almacenamiento de próxima generación.

"Los imanes de un solo átomo representan el límite máximo para los dispositivos de almacenamiento magnético de densidad ultra alta, "Stefano Rusponi, físico de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) y coautor de la nueva investigación, dicho Phys.org . "Hasta aquí, los investigadores se han centrado principalmente en las propiedades magnéticas de átomos individuales y pequeños grupos distribuidos aleatoriamente en las superficies de soporte ". [Ver artículos anteriores aquí y aquí].

"En nuestro nuevo periódico, demostramos la capacidad de realizar una superrejilla de átomos individuales que tienen magnetización estable. Esto representa el primer prototipo de un medio de almacenamiento basado en un solo átomo por bit ".

Como explicaron los investigadores, Un desafío clave en el uso de una serie de imanes atómicos como dispositivo de almacenamiento de datos es garantizar que los imanes sean estables y no interactúen entre sí. ya que esto podría resultar en la pérdida de datos.

Para abordar este desafío, el equipo de investigación, dirigido por el profesor Harald Brune en EPFL, aprovechó las buenas propiedades magnéticas de los átomos de disprosio, junto con las propiedades del sustrato de grafeno-iridio.

Parte de la razón de la magnetización altamente estable se debe al desajuste de la red entre el grafeno y el iridio, que crea un patrón muaré periódico. Este patrón periódico conduce a una disposición equidistante de los sitios de adsorción de disprosio más favorables.

Cuando los átomos de disprosio se depositan sobre el sustrato a aproximadamente 40 K, su difusión superficial está activada, lo que hace que salten por la superficie. Este movimiento les permite llegar a los sitios de adsorción más favorables determinados por el patrón de muaré, para que formen una matriz muy ordenada, con una distancia media entre átomos de solo 2,5 nanómetros.

Una vez montado, La estabilidad magnética de los átomos puede verse afectada de varias formas, incluso mediante la dispersión de electrones y fonones en la superficie, así como por tunelización cuántica de los estados magnéticos.

Afortunadamente, dos de las propiedades beneficiosas del grafeno son su muy baja densidad de electrones y fonones, que protege los átomos de disprosio contra la dispersión. Además, los átomos de disprosio tienen un estado fundamental magnético favorable que protege contra el efecto túnel cuántico de la magnetización. Ambas propiedades contribuyen a la alta estabilidad magnética de la superrejilla.

Las mediciones mostraron que la superrejilla tiene una histéresis magnética muy grande, que es una medida de la irreversibilidad de un imán, que supera a los mejores imanes moleculares de ion único basados ​​en disprosio. Los investigadores explican que la alta estabilidad magnética depende de todas las propiedades combinadas de los átomos y el sustrato de grafeno-iridio. y que la falta de una de estas propiedades reduce en gran medida la estabilidad.

Uno de los inconvenientes actuales del diseño es que la estabilidad magnética disminuye a temperaturas más altas. En el futuro, los investigadores planean mejorar la estabilidad térmica de la superrejilla, posiblemente cultivando grafeno sobre un sustrato aislante.

"La estabilidad magnética de los átomos de disprosio se limita a temperaturas inferiores a 10 K y es sensible a la contaminación, lo que requiere condiciones de vacío ultra alto para nuestros experimentos, ", Dijo Rusponi." En el futuro, planeamos mejorar el rendimiento de la superrejilla de imán de un solo átomo. Primero, pretendemos aumentar la temperatura máxima a la que sobrevive la estabilidad magnética al encontrar la combinación óptima de especies de un solo átomo y sustrato de soporte. Segundo, pretendemos proteger la superrejilla con una capa de recubrimiento que preserva las propiedades de los átomos magnéticos ".