Ερευνητές από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης και διεθνή ιδρύματα ανέπτυξαν μια μέθοδο εισαγωγής μαγνητισμού σε έναν κατά τα άλλα μη μαγνητικό δισδιάστατο ημιαγωγό, επιτρέποντας παράλληλα τον έλεγχο των μαγνητικών του ιδιοτήτων μέσω ηλεκτρικής τάσης. Τα ευρήματα, τα οποία δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Science Advances, δημιουργούν μια νέα πλατφόρμα για την έρευνα στον τομέα της σπιντρονικής και των νανοϋλικών.
Εισαγωγή μαγνητισμού σε δισδιάστατα υλικά
Η ερευνητική ομάδα επικεντρώθηκε στο δισελενίδιο του λευκόχρυσου, γνωστό ως PtSe2, το οποίο μετατρέπεται από μεταλλικό σε ημιαγωγό όταν το πάχος του μειωθεί κάτω από έξι ατομικά στρώματα.
Εισάγοντας μικρή συγκέντρωση ατόμων σιδήρου στο κρυσταλλικό πλέγμα, οι επιστήμονες προκάλεσαν μαγνητική τάξη διατηρώντας παράλληλα τις ημιαγωγικές ιδιότητες του υλικού.
Η φύση του μαγνητισμού αποδείχθηκε ότι μεταβάλλεται ανάλογα με το πάχος: τα παχύτερα δείγματα εμφανίζουν σιδηρομαγνητική συμπεριφορά κοντά στη θερμοκρασία δωματίου, ενώ τα λεπτότερα παρουσιάζουν αντισιδηρομαγνητικά χαρακτηριστικά.
Ηλεκτρικός έλεγχος και μελλοντικές προοπτικές
Στα λεπτότερα ημιαγωγικά δείγματα, η εφαρμογή ηλεκτρικής τάσης σε ένα ηλεκτρόδιο πύλης επιτρέπει την τροποποίηση της συγκέντρωσης των φορέων φορτίου, μεταβάλλοντας άμεσα τις μαγνητικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ατόμων σιδήρου.
Αυτός ο μηχανισμός καθιστά δυνατή την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του μαγνητικού υστέρησης ηλεκτρικά. Η εξέλιξη αυτή προσφέρει νέες προοπτικές για την ανάπτυξη προηγμένων ηλεκτρονικών διατάξεων που αξιοποιούν το σπιν των ηλεκτρονίων, με απώτερο στόχο την επίτευξη ελεγχόμενου μαγνητισμού σε θερμοκρασία δωματίου.