Физики создали невозможный плоский магнетик

Физики создали невозможный плоский магнетик

Физики из Университета Калифорнии и Принстонского университетов обнаружили ферромагнетизм в двумерном кристалле — теллуриде хрома и германия. В ферромагнетиках спины электронов оказываются направлены в одном направлении, что проявляется, например, в том, что они (как железо) притягиваются к магнитам. Это очень необычный результат — с точки зрения классической теории, в одномерных и двумерных материалах упорядочение невозможно. По словам авторов, такие материалы делают возможной постройку двумерных спинтронных устройств. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Интерес авторов новой работы связан с двумерными спинтронными устройствами. Для того, чтобы обеспечить работу таких устройств, требуется создать двумерный материал, в котором спины электронов были бы упорядочены.

Примеров подобных трехмерных материалов — огромное количество. Более того, при достаточно низкой температуре спины электронов в любом веществе начинают упорядочиваться. Для одномерных и двумерных материалов (цепочек и плоскостей) ситуация оказывается совершенно иной. Существует теорема Мермина-Вагнера-Березинского — это достаточно известное утверждение, сводящееся к тому, что для разрушения магнитного упорядочения в 1D или 2D материалах достаточно даже малых флуктуаций. При отличной от абсолютного нуля температуре упорядочение становится невозможным.

Физики ищут различные подходы к тому, чтобы обойти этот запрет. Например, в ряде работ ученые пытаются создать магнитное упорядочение в графене путем целенаправленного встраивания дефектов. Другой подход — размещать двумерный материал над обыкновенным магнитным материалом, тогда на поведение электронов будет влиять близость упорядоченного магнетика. Но все они имеют определенные ограничения: упорядочение возникает в небольшой области, либо эффект близости оказывается слишком слаб.

За основу ученые взяли теллурид хрома германия — слоистое соединение с формулой Cr2Ge2Te6. Используя скотч, как и первооткрыватели графена, физики отделили от кристалла небольшие чешуйки, насчитывавшие всего 2-6 слоев в толщину. Как отмечают авторы, одноатомные слои были неустойчивы и быстро деградировали, поэтому поставить эксперимент с ними не удалось.

Ученые исследование поведения чешуек в небольших магнитных полях — до 0,3 тесла. Авторы обнаружили переход из парамагнитного (неупорядоченного состояния) в ферромагнитное уже при температуре 40 кельвин (-233 градуса Цельсия).

По словам ученых, главную роль в упорядочении играет магнитная анизотропия. При индукции полей близкой к нулю она невелика, но если поместить чешуйки хотя бы в слабое магнитное поле, эффективная анизотропия резко увеличивается. Это сказывается на том, какими энергиями могу обладать спиновые волны в материале, возникает своеобразная запрещенная зона.

Впервые квазидвумерный материал с ферромагнитным упорядочением был обнаружен в 1995 году французскими физиками из Национального центра научных исследований. Им стал близкий аналог соединения, описанного в новой работе — Cr2Si2Te6. Хотя ученые изучали его магнитные свойства в толще материала, его можно рассматривать как почти двумерный объект из-за большого расстояния между слоями.

Владимир Королёв

N+1

Похожие новости:
Ученые доказали возможность путешествия во времени
Многие из нас зачитывались в детстве Гербертом Уэллсом, а именно его самым известным произведением "Машина времени". Сейчас, когда мы повзрослели, путешествие во времени уже кажется нереальным и невозможным, но так ли это? Если верить физике, то путешествие во времени не опровергаются теорией относительности Энштейна. Следуя из теории, время ..
2011-10-15 5313 6 Научные открытия
1
Ученые доказали, что радиация даже в малых дозах – вредна
В последнее время нас все больше убеждают в том, что радиационный фон существующий на нашей планете – безвреден, но так это? За последние годы радиационный фон сильно вырос и продолжает расти, пик роста составил в середине 20го века, когда велось активное испытание радиационного оружия. ..
2011-10-15 2177 0 Научные открытия
0
Ученые опровергли миф о "пивном животе"
Ученый из Японии Хироцугу Уесима доказал, что потребление пива никак не влияет на появление у мужчин среднего возраста так называемого "пивного живота".Результаты работы были представлены на научной конференции по наркотической и алкогольной зависимости в Нагое.В течение четырех лет (с 2005 по 2008 год) ..
2011-10-15 1961 0 Научные открытия
-1
С помощью компьютерной мыши научились управлять живой
Этот эксперимент может помочь тем, кто болен эпилепсией или перенёс инсульт. На белой крысе по имени Эксперимент-47 моделируется ситуация: мозжечок разрушен болезнью, двигательные функции нарушены. Крысе вживляют электрод, который будет передавать импульсы мозга на микрочип. ..
2011-10-15 2200 0 Научные открытия
0
Найден ген, который отличает нас от приматов
За последние 3 миллиона лет, ген SRGAP2, который содержится исключительно в геноме человека был продублирован несколько раз. Данное наблюдение сделала ведущий ученый из Университета Вашингтонав городе Сиэттл, Меган Дэннис. Ученая вместе со своими коллегами смогла доказать, что увеличения количества ..
2011-10-16 2075 0 Научные открытия
-1
Ученые узнали, где гнездится жадность и алчность
Вещественное доказательство теории Зигмунда Фрейда о борьбе между бессознательными импульсами и моральными установками внутри личности предоставили на прошлой неделе ученые из университетов Цюриха и Базеля. Их исследование о личной выгоде индивидуума, точнее - тенденции к алчности, и ее взаимодействия с понятиями о справедливости, ..
2011-10-16 3251 0 Научные открытия
0
Бактерии на дне морей образуют энергетический суперорганизм
Ученые доказали, что бактерии, обитающие в слое отложений на дне морей и океанов, образуют "суперорганизм", благодаря чему оказываются способны передавать друг другу энергию питательных веществ на больше расстояния, и полагают, что это открытие может быть использовано для выработки электроэнергии, сообщается ..
2011-10-16 2348 0 Научные открытия
0
Найдена критическая точка в эволюции мышления
Исследователи обнаружили 100000-летнюю художественную мастерскую в Южной Африке, в которой трудились первобытные хомо сапиенс и в которой уже умели окрашивать изделия охрой- самой примитивной формой краски. До сих пор считалось, что охра, которая является по существу только красочной грязью, начала ..
2011-10-16 1802 0 Научные открытия
0
К вопросу о сверхсветовой скорости движения нейтрино
Недавно в СМИ появилась информация о наблюдениях сверхсветовой скорости движения нейтрино. Как отмечалось, в среднем скорость нейтрино превышала скорость света на 0.00248 %, что составляет 7435 м/c. По мнению некоторых, это подрывает устои теории относительности. Предлагаем следующее объяснение наблюдаемым фактам, ..
2011-10-16 3900 3 Научные открытия
0
В Израиле изобрели курицу без перьев
В скором времени нужда в ощипывании кур отпадет. Израильские ученые из Rehovot Agronomy Institute недалеко от Тель-Авива вывели породу кур-бройлеров, которые напрочь лишены перьевого покрова. Внешним видом они напоминают «человека Платона» – двуногих существ без перьев, как пошутил ..
2011-10-19 1851 0 Научные открытия
0
Новый вид гигантского моллюска обнаружен в водах Антарктиды
Испанские исследователи обнаружили редкий вид моллюска в антарктических водах, который также имеет форму блюдца, как и моллюск обычного вида известный до настоящего времени, но более внушительной величины. Данный вид появился в водах Антарктики в значительно более отдаленной области, чем моллюски ..
2011-10-19 2460 0 Научные открытия
0
Преодоление скорости света не смогли опровергнуть
Подтверждения или опровержения «открытия века» - успешного опыта по преодолению скорости света - осталось ждать не так долго. Уже на следующей неделе, 27 октября, в Европейской организации ядерных исследований (CERN) начнется 11-дневный эксперимент, цель которого - доказать или опровергнуть данные о преодолении скорости ..
2011-10-20 3015 0 Научные открытия
-1
Физики впервые подтвердили эргодическую теорию
Физики впервые смогли экспериментально подтвердить положения эргодической теории - теории, объясняющей свойства динамических систем. Исследование сразу двух коллективов ученых появилось в журнале Angewandte Chemie. Коротко о нем пишет портал Physics World. Динамическими системами называют системы, ..
2011-10-21 1929 0 Научные открытия
0
Ученые разгадали тайну развития шизофрении
Как вы определяете, что мир вокруг вас реален? Результаты новых исследований показали, что способность человека отличить то, что происходит в реальности, от того, что он себе представляет, определяет область передней части мозга, которая образуется на поздней стадии развития эмбриона. У 27 процентов людей эта область оказывается ..
2011-10-21 3724 0 Научные открытия
1
Мы живем в мире, о котором не знаем ровным счетом ничего
Астрономы экспериментально доказали, что мы живем в мире, о котором не знаем ровным счетом ничего. За такие открытия теперь дают Нобелевскую премию. Лишь в четвертый раз в истории Нобелевской премии награду по физике присудили астрономам. Американские ученые Сол Перлмуттер, Адам Райсс и австралиец ..
2011-10-22 1932 0 Научные открытия
0