I ricercatori australiani e i loro colleghi di Russia e Cina hanno dimostrato che è possibile studiare direttamente le proprietà magnetiche dei materiali ultrasottili, attraverso una nuova tecnica di microscopia che apre le porte alla scoperta di materiali magnetici più bidimensionali (2-D), con tutti i tipi di potenziali applicazioni.

Pubblicato sulla rivista Materiale avanzato , i risultati sono significativi perché le attuali tecniche utilizzate per caratterizzare i magneti normali (tridimensionali) non funzionano su materiali 2-D come il grafene a causa delle loro dimensioni estremamente ridotte, con uno spessore di pochi atomo.

"Finora non c'è stato modo di dire esattamente quanto fosse fortemente magnetico un materiale 2-D, " ha affermato il dott. Jean-Philippe Tetienne della School of Physics e del Center for Quantum Computation and Communication Technology dell'Università di Melbourne.

"Questo è, se dovessi posizionare il materiale 2-D sulla porta del tuo frigorifero come una normale calamita da frigorifero, con quanta forza si blocca su di esso. Questa è la proprietà più importante di un magnete."

Per affrontare il problema, Il gruppo, guidato dal professor Lloyd Hollenberg, impiegato un microscopio ad ampio campo di azoto vacante, uno strumento che hanno recentemente sviluppato che ha la sensibilità e la risoluzione spaziale necessarie per misurare la forza del materiale 2-D.

"In sostanza, la tecnica funziona portando minuscoli sensori magnetici (i cosiddetti azoto-vacancy center, che sono difetti atomici in un pezzo di diamante) estremamente vicino al materiale 2-D per rilevare il suo campo magnetico, " ha spiegato il professor Hollenberg.

Per testare la tecnica, gli scienziati hanno scelto di studiare il triioduro di vanadio (VI3) poiché si sapeva già che grandi pezzi 3D di VI3 erano fortemente magnetici.

Usando il loro microscopio speciale, ora hanno dimostrato che anche i fogli 2-D di VI3 sono magnetici ma circa due volte più deboli rispetto alla forma 3-D. In altre parole, sarebbe due volte più facile toglierli dalla porta del frigorifero.

"E' stata un po' una sorpresa, e attualmente stiamo cercando di capire perché la magnetizzazione è più debole in 2-D, che sarà importante per le applicazioni, " disse il dottor Tetienne.

Il professor Artem Oganov dello Skolkovo Institute of Science and Technology di Mosca (Skoltech) ha affermato che i risultati hanno il potenziale per innescare nuove tecnologie.

"Solo pochi anni fa, gli scienziati dubitavano che i magneti bidimensionali fossero possibili. Con la scoperta del VI3 ferromagnetico bidimensionale è emersa una nuova entusiasmante classe di materiali. Nuove classi di materiale significano sempre che appariranno nuove tecnologie, sia per studiare tali materiali che per sfruttarne le proprietà."

Il team internazionale prevede ora di utilizzare il proprio microscopio per studiare altri materiali magnetici 2-D e strutture più complesse, compresi quelli che dovrebbero svolgere un ruolo chiave nella futura elettronica efficiente dal punto di vista energetico.