Открыта странная, ранее неизвестная форма магнетизма у двухмерных материалов

Среда, 10 февраля 2021 г.

Следите за нами в ВКонтакте, Facebook'e и Twitter'e

С детства нас учат, что мир существует в трех физических измерениях. По большей части это правда, но с таким подходом мы упускаем кое-что весьма увлекательное: странный двумерный мир наноразмерных материалов, таких как «чудо-материал» графен.

Оказалось, что родственные графену «двухмерные» материалы под огромным давлением приобретают странные свойства, природа которых пока неизвестна

Графен и его однослойные аналоги на самом деле существуют в трех измерениях, хоть и на самой грани, говоря с точки зрения структуры. Все потому, что эти так называемые »2D-материалы» имеют толщину всего в один атом, воплощая невероятную структурную тонкость, которая придает им всевозможные странные и полезные особенности.

Ситуация становится еще более странной, когда графен начинает взаимодействовать сам с собой. Сложите листы этого двухмерного материала в трехслойный «бутерброд» высотой в три атома, и он внезапно обнаружит редкую форму магнетизма.

В новом исследовании, проведенном физиками из Кембриджского университета, ученые совершили аналогичные манипуляции с другим двумерным материалом, называемым трисульфидом фосфора железа (FePS3).

FePS3 — это не то же самое, что графен, который состоит из одного слоя атомов углерода, но его часто называют «магнитным графеном» из-за загадочных свойств при сверхтонкой слоистой структуре.

В предыдущем исследовании команда обнаружила, что когда сжатые слои FePS3 подвергались воздействию высокого давления, материал переходил из изолятора, препятствующего потоку электронов, в металлическое состояние, обладающее проводимостью. Но исследователи до сих пор не до конца поняли, что лежит в основе такого странного обретения магнитных свойств, поскольку ожидалось, что FePS3 попросту перестанет быть магнитом, когда перейдет в металлическое состояние.

«Не имея экспериментальных методов, позволяющих исследовать признаки магнетизма в этом материале при таком высоком давлении, нашей команде пришлось разработать и протестировать собственные новые методы», — пояснил квантовый физик Мэтью Коук.

Согласно новому исследованию, FePS3 сохраняет свой магнетизм при чрезвычайно высоком давлении из-за недавно открытого типа магнетизма, который все еще существует в металлической фазе. «К нашему удивлению, мы обнаружили, что магнетизм сохраняется и в некотором смысле даже усиливается», — объяснил старший научный сотрудник и физик Сиддхарт Саксена, руководитель группы в Кавендишской лаборатории Кембриджа.

«Это неожиданно, поскольку электроны, которые еще совсем недавно перемещались свободно, в новом проводящем материале больше не могут быть привязаны к родным атомам железа, создавая в них магнитные моменты. Мы предполагаем, что в данном случае проводимость исходит из неожиданного, пока неизвестного источника».

Хотя у нас еще нет всех ответов на то, что здесь происходит, во время сжатия «спин» электронов в материале кажется источником магнетизма — и это явление можно регулировать в зависимости от того, какому давлению подвергается FePS3.

Хотя результаты противоречат предыдущим наблюдениям за тем, как этот материал должен себя вести, сюрпризы нового открытия позволяют предположить, что в будущем мы сможем точечно настраивать магнитные свойства графен и ему подобных материалов. Это потенциально позволит найти материалы, которые поддерживают сверхпроводимость из-за этих экзотических форм магнетизма, а значит мы получим в распоряжение целый набор сверхпроводников нового поколения.

Следите за нами в ВКонтакте, Facebook'e и Twitter'e


Просмотров: 257
Рубрика: Hi-Tech
(CY)

Архив новостей / Экспорт новостей

Ещё новости по теме:

RosInvest.Com не несет ответственности за опубликованные материалы и комментарии пользователей. Возрастной цензор 16+.

Ответственность за высказанные, размещённую информацию и оценки, в рамках проекта RosInvest.Com, лежит полностью на лицах опубликовавших эти материалы. Использование материалов, допускается со ссылкой на сайт RosInvest.Com.

Skype: rosinvest.com (Русский, English, Zhōng wén).

Архивы новостей за: 2018, 2017, 2016, 2015, 2014, 2013, 2012, 2011, 2010, 2009, 2008, 2007, 2006, 2005, 2004, 2003