Struktura nového 2D magnetu. Kredit: Berkeley Lab.

Materiáloví vědci v posledních letech zkoumají a vyvíjejí 2D magnety. Například v roce 2017 se objevil 2D iodid chromu CrI₃, který si uchoval feromagnetickou povahu vícevrstevného materiálu stejného složení. Až doposud byl ale s takovými 2D magnety problém v tom, že fungovaly jen za velmi nízkých teplot. To podstatně omezovalo jejich praktické využití.

Jie Yao. Kredit: UC Berkeley.

Tým amerických odborníků Lawrence Berkeley National Laboratory a University of California, Berkeley, v průlomovém výzkumu vyvinul 2D materiál, který tvoří jediná vrstva atomů, a přitom funguje i při pokojové teplotě. Mohly by z toho být nesmírně zajímavé aplikace, včetně ukládání dat při mnohem větší hustotě zápisu než dnes.

Potvrzuje to i vedoucí výzkumu Jie Yao z University of California, Berkeley. Soudobé 2D magnety potřebují významně chladit, zatímco datacentra z řady praktických důvodů běží při pokojové teplotě. Jejich nový 2D magnet by měl být první skutečně 2D magnetem, tvořeným jedinou vrstvou atomů, a také prvním, který zvládá pokojovou i vyšší teplotu.

Logo. Kredit: Berkeley Lab.

Vědci vytvořili nový 2D magnet ze směsi oxidu grafenu, zinku a kobaltu. Směs v laboratoři upekli a tím vytvořili vrstvu oxidu zinku, obohacenou atomy kobaltu, vloženou mezi dvě vrstvy grafenu. Po odstranění grafenu získali 2D magnetický film. Následné experimenty ukázaly, že magnetickou povahu 2D magnetu je možné ovlivnit změnami množství atomů kobaltu. Při koncentraci 5-6 procent atomů kobaltu je výsledný materiál jen slabě magnetický. Obsahuje-li kolem 12 procent atomů kobaltu, tak vznikne velmi silný magnet. A při obsahu 15 procent atomů kobaltu se materiál dostane do komplikovaného kvantového stavu, v němž jsou jednotlivé magnetické stavební prvky ve vzájemném konfliktu.

V experimentech rovněž vyšlo najevo, že nový 2D magnet si udrží magnetické vlastnosti až při teplotě kolem 100 °C, což podstatně rozšiřuje jeho možné využití. Jak uvádějí tvůrci materiálu, velmi zajímavé jsou i jeho mechanické vlastnosti. Ukázalo se, že materiál lze ohnout do prakticky jakéhokoliv tvaru. Nový materiál by se rovněž mohl uplatnit ve výzkumu kvantových jevů.

Literatura

Berkeley Lab 20. 7. 2021.

Nature Communications 12: 3952.