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Ein neues ultradünnes Material könnte dazu beitragen, einige der dünnsten und funktionellsten Magnete der Welt herzustellen. Ein Team vom Institut für Grundlagenforschung berichtete, dass sie Van-der-Waals-Kräfte vdW auf 2D angewendet haben. Materialien Erweiterung des Potenzials für extra leichte Post-Silizium-Elektronik.
Die Forschung wurde in einer aktuellen Ausgabe von veröffentlicht Natur .
Über van der Waals Kräfte
Van-der-Waals-Kräfte wurden zuerst erklärt im 19. Jahrhundert, aber die Forscher waren in den letzten Jahren von ihnen fasziniert. VdW-Kräfte sind schwächere, kurzreichweitige Anziehungskräfte zwischen ungeladenen Molekülen, die zur intermolekularen Bindung beitragen. Sie beruhen auf den vorübergehenden Konzentrationen von Elektronen von einem Gebiet zum anderen. VdWKräfte wurden auch als die Summe der anziehenden und abstoßenden elektrischen Kräfte zwischen Molekülen erklärt.
Diese Kräfte bieten eine einzigartige Art der Magnetisierung, die sich stark von den Magneten auf der Rückseite eines Standard-Kühlschrankmagneten unterscheidet. Somit können Van-der-Waals-Kräfte auf verschiedene, weniger traditionelle Materialien angewendet werden - einschließlich 2D-Materialien im Nanometerbereich.
Zweidimensionale magnetische Materialien steuern die Spinschwankungen. Bei normalen Magneten erfolgt die Magnetisierung basierend auf dem Spin und der Temperatur der Elektronen. Bei 2D-Materialien ist es etwas schwieriger, diese Bewegungen zu steuern.
Forschungsleiter Park Je-Geun vom IBS-Zentrum für korrelierte Elektronensysteme erklärte dies mit einer Analogie.
"Es ist, als würde man eine Gruppe unruhiger und sich schlecht benehmender Kinder beaufsichtigen, wobei jedes Kind einen Atomkompass darstellt", sagte er. "Sie möchten sie in einer Reihe aufstellen, aber sie würden lieber spielen. Es ist eine schwierige Aufgabe, wie jeder Kindergarten."Der Lehrer würde es Ihnen sagen. Sie müssten die Bewegungen jedes einzelnen von ihnen zeitlich und räumlich genau kennen. Und um sie zu kontrollieren, müssen Sie genau dort und dann reagieren, was technisch sehr schwierig ist. "
Was 2D-Magnetmaterialien für die Elektronik tun könnten
Physiker sind seit Jahren von den Materialien fasziniert, sagte Park, nämlich was sie für Mathematik tun können.
vdW-Kräfte und -Materialien könnten experimentelle Beweise für bestimmte mathematisch-physikalische Modelle liefern, die noch nicht gelöst wurden. Park sagte, die Materialien gaben seinem Team den ersten experimentellen Beweis für die Onsager-Lösung für das Ising-Modell.
„Sie fanden heraus, dass FePS3s Tc ist 118 Kelvin oder minus 155 Grad Celsius sowohl in 3D als auch in 2D. Die XY- und Heisenberg-Modelle in 2D sind jedoch auf experimentellere Barrieren gestoßen und haben nach 50 Jahren noch keinen Beweis “, erklärten die Forscher in einer Erklärung.
Das Team des Instituts für Grundlagenforschung sagte, sie seien besonders daran interessiert, wie vdW einen exotischen Materiezustand wie Quantenspinflüssigkeiten enthüllen könnte - hypothetische Sachverhalte mit ungeordneten „Kompassnadeln“ und Inhabern der nie zuvor -gesehen Majorana Fermionen.
"Physiker haben die Herausforderung geerbt, die physikalischen Eigenschaften der zweidimensionalen Welt zu untersuchen und zu erklären. Trotz ihrer akademischen Bedeutung und Anwendbarkeit ist dieses Gebiet sehr wenig erforscht", fügte Park hinzu.
Trotz des wachsenden Interesses an vdW wurden weniger als 10 magnetische vdW-Materialien entdeckt. Die Suche nach mehr Materialien bleibt eine entscheidende Herausforderung für Materialingenieure und Physiker, die untersuchen möchten, wie diese Materialien auf die Elektronik angewendet werden können.