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:
Физики создали источник равных одиночных фотонов
Физики из Швейцарии, Франции и Германии создали источник света, который испускает одиночные фотоны равной длины волны. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Communications, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Phys.org. Созданный учеными источник ..
2015-09-08 3079 0 Научные открытия
1
Физики создали плазмонный графеновый чип
Физики из Массачусетского технологического института создали электронную схему, которая позволяет управлять плазмонными волнами с помощью комбинации графена и ферроэлектрических материалов. Эксперименты ученых показали принципиальную возможность создания вычислительных устройств с очень высокими рабочими частотами и при этом ..
2013-06-22 1204 0 Научные открытия
0
Физики из МГУ создали сверхбыстрый фотонный переключатель
Физики из России и Австралии создали сверхбыстрый фотонный переключатель, работающий на кремниевых наноструктурах. Устройство может стать основой компьютеров будущего и позволить передавать данные с огромной скоростью. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nano Letters, а кратко ..
2015-10-18 1187 0 Научные открытия
0
Австралийские физики успешно испытали захватный луч
Австралийские физики создали и успешно испытали притягивающий (захватный) луч, сообщает интернет-издание Cnet. Полученный при помощи полого лазерного луча (яркого по краям и темного в центре), он смог переместить частицы диаметром 0,2 миллиметра на 20 сантиметров. Это расстояние примерно в сто раз больше, чем во время ..
2014-10-22 1565 0 Научные открытия
0
В метеорите Хатырка найден новый «невозможный» икосаэдрический квазикристалл
Геологи из Флорентийского университета, Калифорнийского технологического института и Университета Принстона обнаружили в обломках метеорита «Хатырка» (обнаружен в Корякском нагорье, Россия) не описанную ранее фазу квазикристаллов. Это третья природная находка подобных материалов за всю историю поисков и первая находка, указавшая ..
2016-12-09 2643 0 Научные открытия
0
Физики нашли бозон Хиггса
Физики установили факт существования бозона Хиггса - недостающего элемента в цепочке объяснения мироздания, сообщает РИА Новости. По данным агентства, в блогах ученых об этом говорится как о свершившемся факте, участник исследований, сотрудник НИИ ядерной физики МГУ Эдуард Боос сказал, что после ..
2012-06-19 2333 1 Научные открытия
1
Американские физики научились получать небывалую температуру
Американские физики попали в Книгу рекордов Гиннесса. Во время эксперимента им удалось получить вещество, разогретое до 4 триллионов градусов Цельсия — это в 250 тысяч раз больше, чем температура в центре Солнца! Учёные сталкивали в коллайдере разогнанные почти до скорости света ядра атомов золота. ..
2012-06-26 2345 0 Научные открытия
1
Физики продемонстрировали работу квантового переключателя
Физики Гарвардского университета и Массачусетского технологического института под руководством Михаила Лукина придумали квантовые переключатели, управлять работой которых можно единичными фотонами. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Nature, кратко с ним можно ознакомиться на сайте Гарвардского университета. В ..
2014-04-25 1236 0 Научные открытия
0
Физики создали новую теорию времени
Физики предположили, что минимально возможный в физической Вселенной масштаб времени на несколько порядков больше планковского времени. Более того, существование такого масштаба меняет фундаментальные уравнения квантовой механики, а вместе с этим — и представления о природе времени. Авторы настаивают ..
2016-02-04 2319 0 Научные открытия
1
Учёные  создали первый в России ускорительный масс-спектрометр
Первый в России ускорительный масс-спектрометр (АМС), созданный Институтом ядерной физики им.Г.И.Будкера  СО РАН, прошёл тестовые испытания. С его помощью учёные смогут точнее определять возраст геологических и археологических находок, при этом для анализа им будет достаточно нескольких миллиграмм вещества. АМС-спектрометр ..
2012-03-14 919 0 Научные открытия
0
Темную энергию связали с началом коллапса Вселенной
Физики из Калифорнийского университета в Дэвисе и Ноттингемского университета предложили модификацию общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна, следствием которой является коллапс Вселенной в будущем, а также описали механизм этого процесса. Результаты своих исследований авторы опубликовали в двух ..
2015-04-02 3664 0 Научные открытия
-2
Физики вновь озадачены результатами измерений протона
Очередные попытки измерить размер протона поставили ученых в тупик. Результаты вновь оказались отличными от предыдущих, полученных при использовании других методов, и причины этих различий ученые найти не могут. В этот раз физики измерили размер протона при помощи метода ..
2014-01-15 1837 3 Научные открытия
1
Физики наблюдали странное движение электрона
Ученые из Японии и Австрии исследовали энергетические уровни Ландау свободного электрона при его движении в магнитном поле. Результаты своего исследования авторы опубликовали в журнале Nature Communications, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте RIKEN. Энергетические уровни Ландау возникают при движении ..
2014-08-09 1519 0 Научные открытия
0
Физики придумали первый танцующий кристалл
Физики-теоретики из Канады и США спрогнозировали существование кристалла, элементы которого находятся в непрерывном движении. Последнее обусловливает их свойства симметрии, получившие название хореографического порядка. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко о них сообщает Physics.Обычные ..
2016-01-12 1053 0 Научные открытия
1
Физики допустили открытие странглетов
Польские физики допустили открытие странглетов — гипотетических объектов, состоящих из адронов с содержанием странных кварков или не разделенного на отдельные частицы вещества из странных, верхних и нижних кварков. Препринт исследования находится в распоряжении редакции «Ленты.ру».Выводы ученых основаны на интерпретации результатов ..
2016-12-23 3716 0 Научные открытия
0