Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ και άλλα ιδρύματα πέτυχαν τη δημιουργία ετεροδομών van der Waals δύο διαστάσεων που επιδεικνύουν πολυσιδηροϊκότητα σε θερμοκρασία δωματίου.
Η σχετική μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science από την ομάδα του Cheng Gong. Το νέο αυτό επίτευγμα επιτρέπει τον έλεγχο των μαγνητικών ιδιοτήτων του υλικού μέσω της εφαρμογής χαμηλής ηλεκτρικής τάσης, εξέλιξη που μπορεί να αξιοποιηθεί σε μνήμες χαμηλής κατανάλωσης, τη σπιντρονική και εξαιρετικά μικρούς αισθητήρες.
Στοιβαγμένα υλικά 2D: Σύνθεση ετεροδομής και μηχανισμός λειτουργίας
Τα πολυσιδηροϊκά υλικά συνδυάζουν ταυτόχρονα περισσότερες από μία σιδηροϊκές τάξεις, όπως ο σιδηρομαγνητισμός και ο σιδηροηλεκτρισμός. Η διατήρηση αυτών των ιδιοτήτων σε υπερβολικά λεπτά υλικά δύο διαστάσεων σε θερμοκρασία δωματίου αποτελούσε μέχρι σήμερα μεγάλη πρόκληση λόγω των θερμικών διαταραχών.
Η ομάδα ξεπέρασε το εμπόδιο αυτό διαχωρίζοντας τις δύο ιδιότητες σε διαφορετικά στρώματα:
- Χρησιμοποίησε λεπτά φύλλα σιδηρομαγνητικού Fe3GaTe2 και σιδηροηλεκτρικού CuInP2S6.
- Στοίβαξε τα δύο υλικά κατακόρυφα για να σχηματίσει την ετεροδομή.
- Πρόσθεσε ηλεκτρόδια από ινδικό-κάσσιτερο (ITO) και χρωμιο-χρυσό (Cr/Au) για την εφαρμογή τάσης.
Αποτελέσματα και μελλοντικές εφαρμογές
Η ετεροδομή επέδειξε ταυτόχρονα σιδηρομαγνητική και σιδηροηλεκτρική συμπεριφορά στους 292 Kelvin (περίπου 19 °C). Εφαρμόζοντας μικρή τάση, οι ερευνητές μπόρεσαν να αλλάξουν τις μαγνητικές ιδιότητες του υλικού, με τις καταστάσεις αυτές να διατηρούνται ακόμη και μετά την αφαίρεση της τάσης. Η διαδικασία αυτή εκτελέστηκε πάνω από 3.000 φορές χωρίς ενδείξεις φθοράς.
Η συγκεκριμένη προσέγγιση προσφέρει ελευθερία στους επιστήμονες να συνδυάζουν διαφορετικά 2D υλικά, μεταβάλλοντας το πάχος, τη γωνία περιστροφής και τη διάταξή τους, ανοίγοντας νέους δρόμους για την ανάπτυξη συμπαγών ηλεκτρονικών συσκευών.