جنرال لواء

ابتكر العلماء مغناطيسًا ثنائي الأبعاد بسمك ذرة واحدة لأول مرة


ابتكر باحثون في جامعة واشنطن ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مغناطيسًا ثنائي الأبعاد بسمك ذرة واحدة فقط لأول مرة. يمكن أن يؤدي هذا الاختراق إلى تغيير جذري في طريقة استخدامنا للمواد المغناطيسية. تعتبر المواد المغناطيسية ضرورية في حياتنا التكنولوجية اليومية ، حيث تلعب دورًا رئيسيًا في تخزين بيانات القرص الصلب وكجزء من أجهزة الاستشعار.

منظر جانبي لأحدث مادة ثنائية الأبعاد [مصدر الصورة:إفرين نافارو موراتالا / الطبيعة]

تطبيقات مغناطيسية ضخمة محتملة ثنائية الأبعاد

يمكن أن يكون لهذا الاكتشاف الضخم تأثيرات هائلة على تصميم وقوة أجهزتنا المحمولة في المستقبل. لا تعد أجهزة التخزين الأسرع والأكبر والأقل حجمًا سوى بعض التطبيقات الأخرى الممكنة. تم نشر اكتشاف الفريق للمغناطيسية في العالم ثنائي الأبعاد للطبقات الأحادية أو المواد التي تتكون من طبقة ذرية واحدة في مجلة Nature. تتناول الورقة بالتفصيل كيفية وجود الخصائص المغناطيسية حتى في عالم ثنائي الأبعاد. يوضح Xiaodong Xu ، أستاذ الفيزياء وعلوم وهندسة المواد بجامعة واشنطن ، وعضو معهد الطاقة النظيفة في جامعة واشنطن ، "ما اكتشفناه هنا هو مادة ثنائية الأبعاد معزولة ذات مغناطيسية جوهرية ، والمغناطيسية في النظام قوية للغاية ، "نتصور أن تقنيات المعلومات الجديدة قد تظهر بناءً على هذه المغناطيسات ثنائية الأبعاد الجديدة."

تصوير منظر علوي لطبقة واحدة من ثلاثي يوديد الكروم. صورت ذرات الكروم باللون الرمادي ، وذرات اليود باللون الأرجواني. [مصدر الصورة: إفرين نافارو موراتالا / الطبيعة]

خصائص فريدة للمواد في حالات ثنائية الأبعاد

قاد أستاذ الفيزياء بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بابلو جاريلو-هيريرو وزو فريقًا دوليًا من العلماء والباحثين الذين أثبتوا أن المادة ـ ثلاثي يوديد الكروم أو CrI3 ـ لها خصائص مغناطيسية في شكلها أحادي الطبقة. لقد أثبت العمل سابقًا أن CrI3 - في شكله البلوري متعدد الطبقات ثلاثي الأبعاد - عبارة عن مغناطيسية حديدية. ولكن لم يكن هناك دليل سابق على وجود مادة مغناطيسية عندما تم تخفيف المادة إلى صفيحة ذرية واحدة. وجد الباحثون أيضًا أن المواد يمكن أن تعرض خصائص فريدة في حالتها أحادية الطبقة غير واضحة في أشكالها ثلاثية الأبعاد متعددة الطبقات.

قال المؤلف المشارك وطالب الدكتوراه في جامعة واشنطن بيفين هوانغ: "لا يمكنك ببساطة التنبؤ بدقة بالخواص الكهربائية أو المغناطيسية أو الفيزيائية أو الكيميائية لبلورة أحادية الطبقة ثنائية الأبعاد ستعتمد على سلوك نظيرتها ثلاثية الأبعاد".

استخدام آخر لشريط سكوتش

من المثير للدهشة أن العلماء استخدموا شريط سكوتش لقص طبقة أحادية من CrI3 من الشكل البلوري ثلاثي الأبعاد الأكبر حجمًا لاكتشاف خصائصه في شكله ثنائي الأبعاد.

قال المؤلف المشارك وطالبة الدكتوراه في جامعة واشنطن جينيفيف كلارك: "إن استخدام شريط سكوتش لتقشير طبقة أحادية من بلورتها ثلاثية الأبعاد أمر فعال بشكل مدهش". "تم استخدام هذه التقنية البسيطة منخفضة التكلفة لأول مرة للحصول على الجرافين ، وهو الشكل ثنائي الأبعاد من الجرافيت ، وقد تم استخدامه بنجاح منذ ذلك الحين مع مواد أخرى."

بحث جديد للبدء

سيؤدي هذا الاكتشاف إلى العديد من إمكانيات البحث الأخرى. يوضح Xu ، "توفر الطبقات الأحادية ثنائية الأبعاد وحدها فرصًا مثيرة لدراسة التحكم الكهربائي الصارم والدقيق للخصائص المغناطيسية ، والذي كان يمثل تحديًا لتحقيقه باستخدام بلورات الكتلة ثلاثية الأبعاد. ولكن يمكن أن تنشأ فرصة أكبر عند تكديس الطبقات الأحادية ذات الخصائص الفيزيائية المختلفة معًا. هناك ، يمكنك الحصول على المزيد من الظواهر الغريبة التي لم تتم رؤيتها في أحادي الطبقة وحدها أو في الكريستال السائب ثلاثي الأبعاد. "

سيقوم Xu وفريقه المغناطيسي بعد ذلك بفحص الخصائص المغناطيسية الفريدة للمغناطيس ثنائي الأبعاد الذي يحتوي على طبقة CrI3 أحادية الطبقة أو ثنائية الطبقة.

المصادر:الفيزياء ، الطبيعة ، جامعة واشنطن

انظر أيضًا: يستخدم الباحثون الحقول المغناطيسية لإضفاء الحيوية على الروبوتات اللينة


شاهد الفيديو: Funniest Reaction Ever - أجمل ردة فعل في العالم لطفلة تشاهد العالم الافتراضي لأول مرة (شهر اكتوبر 2021).