Если сжать атомы, сок из них выжать не получится. Зато получится создать магниты. Согласно новой теории ученых из университета Райса, недостаток определенных двумерных материалов создает условия, при которых возникают наномасштабные магнитные поля. Вычисления, проведенные физиком Борисом Якобсоном, показали, что эти дефекты, получившие название межзеренных границ, в двумерных полупроводящих материалах, известных как дихалькогениды, могут быть магнитными. Это может привести к новым стратегиям для растущей области спинтроники, в которой используется спин электронов и связанные магнитные поля для электронных и вычислительных устройств. Открытие Якобсона, ведущего автора публикации Чжуа Чжанга и их коллег опубликовано в издании ACS Nano. Дихалькогениды — гибриды, которые сочетают атомы металла и халькогена. Последний включает серу, селен и теллур. Группа Якобсона сосредоточилась на полупроводниковом дисульфиде молибдена, который, подобно графену, может быть выращен методом химического парового осаждения. В специальной печи атомы упорядочиваются вокруг катализатора, помещенного в обычный шестиугольный шаблон. В случае с дисульфидом молибдена атомы серы в решетке поочередно плавают выше и ниже молибденового слоя. Когда встречаются сразу два растущих слоя, они не выстраиваются в линию, и атомы находят способ соединиться вдоль межзеренной границы. Вместо обычных шестиугольников они вынуждены находить равновесие, формируя смежные кольца, известные как дислокации, с количеством узлов 5+7 или 4+8. В графене, который считается самым прочным материалом на планете, эти дислокации являются слабыми местами. Но в дисульфиде молибдена или других дихалькогенидах они обладают уникальными свойствами. «Не важно, как вы их выращиваете», сказал Якобсон. „Эти дезориентированные области в итоге сталкиваются, формируя технологические дефекты. Все это приводит к тому, что они буквально выжимают магнетизм из антимагнитного материала“. Ранее Якобсон выяснил, сто дислокации формируют проводящие линии шириной в атом и дрейдлообразные многогранники в дисульфиде молибдена. На сей раз, исследовательская группа пошла дальше и установила, что ядра дислокаций стали магнитными, вынуждая вращающиеся электроны выравниваться способами, которые не взаимоисключают друг друга, поскольку происходит все в безупречной решетке. Мощность магнитов зависит от угла границы и возрастает с числом дислокаций, необходимых для сохранения материала энергетически стабильным. «Каждый электрон обладает зарядом и спином, и оба они могут нести информацию», отметил Чжанг. „Однако в обычных транзисторах мы используем лишь заряд. В новых спинтронных устройствах нам требуется контролировать и заряд, и спин для повышения эффективности и обогащения функций“. «Наша работа предлагает новую степень свободы для электроники, использующей дисульфид молибдена», сказал Якобсон. „Способность управлять магнитными свойствами этого двумерного материала в определенных обстоятельствах делает его лучше графена“. По его словам, кольца дислокации из четырех и восьми атомов не являются энергетически благоприятными в графене, и вряд ли будут иметь в нем место. Но в материалах, где смешаны два элемента, определенные конфигурации межзеренных границ с высокой вероятностью сформируют условия, в которых подобные элементы, желая избежать контакта друг с другом, вместо этого сформируют связи с химическими противоположностями. «Система избегает моноэлементных связей», сказал Якобсон. „Химически это не благоприятно, а потому схема четыре-восемь оказывается выгодной“. Такие дефекты также являются мощнейшими источниками магнетизма при определенных углах межзеренной границы, при этом под некоторыми углами границы становятся ферромагнитными. Ученые доказали свою гипотезу с помощью компьютерных симуляций, разработанных для изоляции и управления эффектами граней нанолент и диполей межзеренных границ, которые могли исказить итоговые результаты. Также ученые решили, что углы межзеренной границы в диапазоне 13-32 градусов ускоряют прогрессивное перекрытие спинов дислокаций. Со значительным перекрытием спины становятся магнитно спаренными и расширяются в электронные группы, поддерживающие спинполяризованный перенос заряда вдоль границы. А пока, как заметил Якобсон, «проблема заключается в обнаружении пути экспериментального выявления всех гипотетических предположений. Весьма сложно сделать это в данном пространственном разрешении, особенно когда некоторые экспериментальные методы, такие как электронные лучи, способны разрушить материал». 15.11.2013 |
Нано
Прорыв в нанотехнологиях поможет создать дисплей, дающий цвет в реальном времени | |
Разработана революционная технология, позволяю... |
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота | |
Исследователи из Токийского столичного ун... |
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик | |
Исследователи из Токийского столичного ун... |
Nature Materials: Новаторские нанополости раздвигают горизонты в удержании света | |
Команда европейских и израильских физиков... |
Nature: В нанотрубках обнаружена сверхэластичность, вызванная окислением | |
Окисление может ухудшить свойства и функц... |
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды | |
Новое исследование физики вибрирующих нанопузы... |
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной | |
Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни... |
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения | |
Нейродегенеративными заболеваниями, такими как... |
Nature Nanotechnology: Созданы новые пикопружины для биомедицинских нужд | |
Исследователи из Хемница, Дрездена и ... |
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод | |
Исследовательская группа, состоящая из со... |
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах | |
Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б... |
Nano Today: Революционные нанодроны делают возможным таргетное лечение рака | |
Новаторское исследование, проведенное под ... |
Создан нанокатализатор для преодоления ограничений технологии электролиза воды | |
Зеленый водород можно получить с помощью ... |
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры | |
У всех представителей животного царства есть ж... |
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей | |
Исследование, проведенное докторантом Пабло С.... |
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц | |
Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ... |
Создан наноматериал, безопасно удаляющий прекурсоры мелкодисперсной пыли | |
За последнее десятилетие состояние мелкодиспер... |
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона | |
Нанопластики взаимодействуют с особым бел... |
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл | |
Наноинженеры создали квазикристалл &mdash... |
Наночастицы Plug and play могут упростить борьбу с разными биологическими целями | |
Инженеры Калифорнийского университета в С... |
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе | |
Исследователи показали, что принципы рабо... |
Из нанотрубок убрали углерод, и их стало намного больше | |
Исследователи из Tokyo Metropolitan Unive... |
Cочетание 2d материалов приводит к созданию структур с удивительными свойствами | |
Создание новых материалов путем комбинирования... |
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь | |
Высокотемпературное пламя используется для&nbs... |
Квантовые стержни открывают трехмерную глубину изображений виртуальной реальности | |
Телевизоры с плоским экраном, в кото... |
Физики представили новую технологию изготовления графеновых устройств | |
Думаете, что знаете о материале все?... |
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками | |
Инженеры разработали наноразмерные татуировки&... |
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани | |
Самое удивительное, что они там, каж... |
Разработан простой и эффективный способ контроля структур методом двухфотонной литографии | |
Новый способ контроля наноразмерного производс... |
Держать удар: ученые улучшили нанопену для защитного спортивного снаряжения | |
Открытие того факта, что футболисты, полу... |