Crédito:Universidad de Cambridge
Los investigadores han descubierto que ciertos materiales magnéticos ultrafinos pueden cambiar de aislante a conductor bajo alta presión, un fenómeno que podría utilizarse en el desarrollo de dispositivos electrónicos y de almacenamiento de memoria de próxima generación.
El equipo internacional de investigadores, dirigido por la Universidad de Cambridge, decir que sus resultados, reportado en la revista Cartas de revisión física , Ayudará a comprender la relación dinámica entre las propiedades electrónicas y estructurales del material, a veces denominado grafeno magnético, y puede representar una nueva forma de producir materiales bidimensionales.
Grafeno magnético, o tritiohipofosfato de hierro (FePS 3 ), es de una familia de materiales conocidos como materiales de van der Waals, y se sintetizó por primera vez en la década de 1960. Sin embargo, en la última década, los investigadores han comenzado a estudiar FePS 3 con ojos frescos. Similar al grafeno, una forma bidimensional de carbono, FePS 3 se puede exfoliar en capas ultrafinas. Sin embargo, a diferencia del grafeno, FePS 3 es magnético.
La expresión de la fuente intrínseca de magnetismo de los electrones se conoce como espín. El giro hace que los electrones se comporten un poco como pequeños imanes de barra y apunten en cierta dirección. El magnetismo de la disposición de los espines de los electrones se utiliza en la mayoría de los dispositivos de memoria, y es importante para el desarrollo de nuevas tecnologías como la espintrónica, lo que podría transformar la forma en que las computadoras procesan la información.
A pesar de la extraordinaria fuerza y conductividad del grafeno, el hecho de que no sea magnético limita su aplicación en áreas como el almacenamiento magnético y la espintrónica, por lo que los investigadores han estado buscando materiales magnéticos que pudieran incorporarse con dispositivos basados en grafeno.
Para su estudio, los investigadores de Cambridge aplastaron capas de FePS 3 juntos a alta presión (alrededor de 10 Gigapascales), encontraron que cambiaba entre un aislante y un conductor, un fenómeno conocido como transición de Mott. La conductividad también se puede ajustar cambiando la presión.
Estos materiales se caracterizan por fuerzas mecánicas débiles entre los planos de su estructura cristalina. Bajo presión, los aviones están presionados juntos, empujando gradualmente y controlando el sistema de tres a dos dimensiones, y de aislante a metal.
Los investigadores también encontraron que incluso en dos dimensiones, el material retuvo su magnetismo. "El magnetismo en dos dimensiones está casi en contra de las leyes de la física debido al efecto desestabilizador de las fluctuaciones, pero en este material, parece ser verdad "dijo el Dr. Sebastian Haines del Departamento de Ciencias de la Tierra y el Departamento de Física de Cambridge, y el primer autor del artículo.
Los materiales son económicos, no tóxico y fácil de sintetizar, y con más investigación, podría incorporarse en dispositivos basados en grafeno.
"Continuamos estudiando estos materiales con el fin de construir una sólida comprensión teórica de sus propiedades, ", dijo Haines." Este conocimiento eventualmente apoyará la ingeniería de dispositivos, pero necesitamos buenas pistas experimentales para que la teoría sea un buen punto de partida. Nuestro trabajo apunta a una dirección emocionante para la producción de materiales bidimensionales con componentes eléctricos sintonizables y combinados. propiedades magnéticas y electrónicas ".
