Учёные из Германии открыли новый магнетизм в 2D-материалах
Исследовательская группа из Штутгартского университета экспериментально обнаружила ранее неизвестную форму магнетизма в атомарно тонких слоях материала. Это открытие имеет высокую значимость для будущих технологий магнитного хранения данных и углубляет фундаментальное понимание магнитных взаимодействий в двумерных системах.
Как пояснил профессор Йорг Врахтруп, руководитель Центра прикладных квантовых технологий (ZAQuant) Штутгартского университета, чья группа вела проект, растущие объёмы данных требуют, чтобы носители информации могли надёжно записывать данные при всё более высокой плотности. Новые результаты напрямую отвечают этому вызову. Исследователи изучали материал — иодид хрома, относящийся к классу двумерных материалов, чьи свойства могут кардинально отличаться от свойств их трёхмерных аналогов.
Команда открыла новое магнитное состояние, возникающее в системе из четырёх атомных слоёв иодид хрома. Доктор Руоминг Пэн, проводивший эксперименты вместе с аспирантом Кингом Чо Вонгом, отметил, что этот магнетизм можно избирательно контролировать, регулируя взаимодействия между электронами в отдельных слоях. При этом наблюдаемые магнитные свойства устойчивы к внешним воздействиям.
Ключевым достижением стало создание нового магнитного состояния путём небольшого скручивания двух двухслойных структур иодид хрома относительно друг друга. Это скручивание привело к возникновению скирмионов — наноразмерных, топологически защищённых магнитных структур, которые являются одними из самых маленьких и стабильных носителей информации в магнитных системах. Впервые команде удалось создать и напрямую обнаружить скирмионы в скрученном двумерном магнитном материале.
Исследование, в журнале Nature Nanotechnology, описывает наблюдаемые дальнодействующие магнитные текстуры, превышающие по размеру единичную ячейку муаровой решётки. При малых углах скручивания размер спонтанной магнитной текстуры увеличивается с увеличением угла, достигая максимума около 300 нанометров при угле в 1,1 градус, что на порядок больше длины волны исходной муаровой решётки, и исчезает при углах выше 2 градусов. Это открывает путь к созданию высокоплотных и стабильных систем хранения информации будущего.