Наномагниты вырастают в двухмерных межзеренных границах

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



Ученые придумали, как усилить свойства композитовУченые придумали, как усилить свойства композитов

Материаловеды из политехнического институ...

Носимую электронику больше не будут клеить на тканьНосимую электронику больше не будут клеить на тка...

Стремление создать доступную, прочную и м...

Поляризованный свет необычно влияет на золотые наночастицыПоляризованный свет необычно влияет на золотые на...

Ученые из университета Райса в ходе ...

Светящиеся растения из Аватара появятся на ЗемлеСветящиеся растения из Аватара появятся на Земле

Все помнят эти удивительные люминесцентны...

Создан нанолазер, который меняет цвет как хамелеонСоздан нанолазер, который меняет цвет как хамелео

Новинка позволит продвинуться в области г...

Разработана искусственная кожа на основе графенаРазработана искусственная кожа на основе графена

Исследователям из Университета Глазго уда...

Печатные электронные устройства сделают вечнымиПечатные электронные устройства сделают вечными

Группа инженеров из Калифорнийского униве...

Графен поможет выращивать уникальные двумерные полупроводникиГрафен поможет выращивать уникальные двумерные по...

Новый метод производства позволит получать дву

Молекулы Лего помогли ученым усовершенствовать ультразвукМолекулы Лего помогли ученым усовершенствовать ул...

Во всем мире ультразвуковая визуализация приме...

Эффективность не измеряется измерениямиЭффективность не измеряется измерениями

В это сложно поверить, но не вс...

Самосборку нанокристаллов можно увидеть вживуюСамосборку нанокристаллов можно увидеть вживую

Превращение простых коллоидных частиц &md...

Самое маленькое в мире радио вибрирует в унисон с волнойСамое маленькое в мире радио вибрирует в унисон с...

Физики из Калифорнийского университета в&...

Создан очень гибкий и эластичный материал из нанотрубокСоздан очень гибкий и эластичный материал из нано...

Китайские ученые создали инновационный материа...

Покрытие из нанолент защитит самолеты от наледи и молнийПокрытие из нанолент защитит самолеты от наледи и...

Тонкое покрытие, состоящее из нанолент гр...

Теплопроводностью можно управлять с помощью наноструктурТеплопроводностью можно управлять с помощью нанос...

Теплопроводность — знакомое каждому...

Белый графен поможет раскрыть потенциал черного графенаБелый графен поможет раскрыть потенциал черного г...

Изготовление идеального монослоя так назы...

Создана наносубмарина с ультрафиолетовым приводомСоздана наносубмарина с ультрафиолетовым приводом

Наносубмарины хотя и не совсем готов...

Для повышения предела чувствительности спектроскопии ученые смяли наночастицыДля повышения предела чувствительности спектроско...

Увеличив площадь поверхности графен-золотых на...

Казанские ученые представили нанокомпозит исключительно для наружного примененияКазанские ученые представили нанокомпозит исключи...

Публикация исследователей из Казани и&nbs...

Генераторы углеродных нанотрубок давно среди насГенераторы углеродных нанотрубок давно среди нас

Ученые предположили, что, возможно, автомобили...

Доказана возможность использования наноколец в солнечных батареяхДоказана возможность использования наноколец в со...

Когда Рамеш Джасти начал изготавливать крошечн...

Созданы моторчики, которые заводятся от обычного светаСозданы моторчики, которые заводятся от обычного ...

Удивительно, но это факт: чтобы акти...

Совершен прорыв в области левитирования нанообъектовСовершен прорыв в области левитирования нанообъек...

Исследователи из Рочестера впервые добили

Открыт синтез нового наноматериалаОткрыт синтез нового наноматериала

Сотрудники технического университета Луизианы ...

Как наноцентр помогает ученым улучшать мирКак наноцентр помогает ученым улучшать мир

Вот уже год Центр нанотехнологий Рес...

Ученые намерены масштабировать производство диэлектриков для хранения энергииУченые намерены масштабировать производство диэле...

Простые в изготовлении, дешевые, легкие, ...

Покрытые графеном конденсоры увеличивают эффективность электростанцийПокрытые графеном конденсоры увеличивают эффектив...

Большинство электростанций в мире, работа...

Впервые точно измерены взаимодействия атомов и углеродных поверхностейВпервые точно измерены взаимодействия атомов и уг...

Физики из университета Вашингтона провели...

Материалы со сменой фазы подразумевают обширный спектр примененияМатериалы со сменой фазы подразумевают обширный с...

Ученые из Брукхэйвенской национальной лаб...

Поиск на сайте

Магазин

  
Silicon Power Slim S55 120GB (SP120GBSS3S55S25) SSD-накопитель4290.00 руб.

Знатоки клуба инноваций



ТОП - Новости мира, инновации

Спасти Тасманского ДьяволаСпасти Тасманского Дьявола
Мастерские инноваций открылись в Казани на три дняМастерские инноваций открылись в Казани на три дня
Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?
Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?
Незнание языков – не помеха для успехаНезнание языков – не помеха для успеха
Инвестиции в инновации: инертность преодоленаИнвестиции в инновации: инертность преодолена
Новости науки в массы следует нести в упрощенном форматеНовости науки в массы следует нести в упрощенном форма
В Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр Cisco. На очереди еще одинВ Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр
«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в строю«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в стро
Британский ученый выяснил, кому реже одобряют кредитБританский ученый выяснил, кому реже одобряют кредит
Исследована галактика с активным формирование звездИсследована галактика с активным формирование звезд
Классическая музыка полезна для новорожденныхКлассическая музыка полезна для новорожденных
Шизофреники непредсказуемы и способны на убийствоШизофреники непредсказуемы и способны на убийство
Щепотка калия позволит лучше сохранять водородЩепотка калия позволит лучше сохранять водород
Солнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на МарсСолнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на

Новости компаний, релизы

Как выбрать агентство недвижимостиКак выбрать агентство недвижимости
Что собой представляет банковский вклад в России?Что собой представляет банковский вклад в России?
Как выбрать диван для гостиной: полезные советы от МобиликазаКак выбрать диван для гостиной: полезные советы от Моб
Как инновации влияют на стоимость велосипедаКак инновации влияют на стоимость велосипеда
Организация занятий по литературному слушаниюОрганизация занятий по литературному слушанию