I ricercatori hanno scoperto che alcuni materiali magnetici ultrasottili possono passare da isolante a conduttore ad alta pressione, un fenomeno che potrebbe essere utilizzato nello sviluppo dell'elettronica di prossima generazione e dei dispositivi di archiviazione della memoria.

Il team internazionale di ricercatori, guidato dall'Università di Cambridge, dire che i loro risultati, riportato sul giornale Lettere di revisione fisica , aiuterà a comprendere la relazione dinamica tra le proprietà elettroniche e strutturali del materiale, a volte indicato come grafene magnetico, e può rappresentare un nuovo modo di produrre materiali bidimensionali.

grafene magnetico, o ferro tritioipofosfato (FePS ₃ ), proviene da una famiglia di materiali noti come materiali di van der Waals, ed è stato sintetizzato per la prima volta negli anni '60. Nell'ultimo decennio, tuttavia, i ricercatori hanno iniziato a esaminare FePS ₃ con occhi nuovi. Simile al grafene, una forma bidimensionale di carbonio, FePS ₃ può essere esfoliato in strati ultrasottili. A differenza del grafene, tuttavia, FePS ₃ è magnetico.

L'espressione per la fonte intrinseca di magnetismo degli elettroni è nota come spin. Lo spin fa sì che gli elettroni si comportino un po' come minuscole barre magnetiche e puntino in un certo modo. Il magnetismo dalla disposizione degli spin degli elettroni è utilizzato nella maggior parte dei dispositivi di memoria, ed è importante per lo sviluppo di nuove tecnologie come la spintronica, che potrebbe trasformare il modo in cui i computer elaborano le informazioni.

Nonostante la straordinaria forza e conduttività del grafene, il fatto che non sia magnetico ne limita l'applicazione in settori quali l'archiviazione magnetica e la spintronica, e così i ricercatori hanno cercato materiali magnetici che potrebbero essere incorporati con dispositivi a base di grafene.

Per il loro studio, i ricercatori di Cambridge hanno schiacciato strati di FePS ₃ insieme ad alta pressione (circa 10 Gigapascal), hanno scoperto che passava tra un isolante e un conduttore, un fenomeno noto come transizione di Mott. La conduttività potrebbe anche essere regolata modificando la pressione.

Questi materiali sono caratterizzati da deboli forze meccaniche tra i piani della loro struttura cristallina. Sotto pressione, gli aerei sono premuti insieme, gradualmente e controllabile spingendo il sistema da tre a due dimensioni, e da isolante a metallo.

I ricercatori hanno anche scoperto che anche in due dimensioni, il materiale ha mantenuto il suo magnetismo. "Il magnetismo a due dimensioni è quasi contro le leggi della fisica a causa dell'effetto destabilizzante delle fluttuazioni, ma in questo materiale, sembra vero, " ha affermato il dott. Sebastian Haines del Dipartimento di Scienze della Terra e del Dipartimento di Fisica di Cambridge, e il primo autore dell'articolo.

I materiali sono economici, atossico e di facile sintesi, e con ulteriori ricerche, potrebbero essere incorporati in dispositivi a base di grafene.

"Stiamo continuando a studiare questi materiali per costruire una solida comprensione teorica delle loro proprietà, " ha detto Haines. "Questa comprensione alla fine sarà alla base dell'ingegneria dei dispositivi, ma abbiamo bisogno di buoni indizi sperimentali per dare alla teoria un buon punto di partenza. Il nostro lavoro punta a una direzione entusiasmante per la produzione di materiali bidimensionali con sintonizzabili e congiunti elettrici, proprietà magnetiche ed elettroniche."