Et team af internationale forskere ledet af University of Ottawa har gjort et gennembrud i udviklingen af ultratynde magneter-en opdagelse, der kan føre til hurtigere, mere energieffektiv elektronik, kvantecomputere og avancerede kommunikationssystemer.
Undersøgelsen, ledet af Hang Chi, Canada Research Chair in Quantum Electronic Devices and Circuits, & Assistent Professor of Physics på Uottawas fakultet for videnskab, demonstrerer en ny måde at styrke magnetisme på materialer kun et par atomer tykke. Dette er et kritisk skridt i retning af at gøre disse små magneter praktiske for den virkelige verden teknologier.
Papiret offentliggøres i tidsskriftet Rapporter om fremskridt inden for fysik.
Boosting af magnetisk styrke med 20%
Traditionelle magneter er voluminøse og kan ikke let miniatures til banebrydende elektronik. Ultra-tynde (2D) magneter er på den anden side kun et par atomer tykke og kunne muliggøre mindre, mere kraftfulde enheder. De har dog en stor ulempe: De arbejder normalt kun ved ekstremt kolde temperaturer, hvilket gør dem upraktiske til daglig brug.
For at løse dette problem kombinerede professor Chis team disse ultratynde magneter med en speciel type materiale kaldet en topologisk isolator, som giver elektroner mulighed for at flyde glat langs dens overflade. Da de to materialer var lagdelt sammen, blev magnetismen stærkere og mere stabile – selv ved højere temperaturer.
“Dette er som at give magneten et løft,” forklarer professor Chi. “Ved at parre det med det rigtige materiale kan vi forbedre dets præstation uden at beskadige det. Dette kan være en spiludveksler for fremtidig elektronik.”
Den ultratynde magnet alene arbejdede på omkring 100 Kelvin, men når den kombineres med den topologiske isolator, forbedrede dens styrke yderligere med 20%og fungerede ved højere temperaturer (jf. Liquid Nitrogen 77 Kelvin).
Ingeniørvidenskab mere stabile 2D -magneter
Denne opdagelse giver forskere en ny måde at konstruere stærkere, mere stabile nanoskala -magneter på. De næste trin inkluderer test af forskellige materialekombinationer for at skubbe disse magneter mod rumtemperaturdrift-en kritisk milepæl til applikationer i den virkelige verden.
“Vi låser op for nye muligheder for fremtidig teknologi,” siger professor Chi. “Dette kan føre til hurtigere computere, mere effektiv datalagring og gennembrud i kvanteberegning.”