Rychlost a výkonnost počítačů, mobilů a dalších elektronických zařízení je závislá na operační paměti RAM. Materiály používané v současných paměťových zařízeních, např. křemík, již dosáhly svých mezí pro další zmenšování či zrychlování. Vědci se proto zaměřují na dvojrozměrné (2D) materiály, jejichž vlastnosti nejsou ještě dostatečně prozkoumané, a mohou proto překvapit.
Jodid chromitý je 2D materiál, jehož krystalovou strukturu tvoří izolované vrstvy obsahující atomy chromu a jódu s tloušťkou přibližně 1 nanometr. Mezinárodní vědecký tým, jehož součástí byli i vědci a vědkyně z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR a Univerzity Karlovy, zkoumal monokrystaly jodidu chromitého za použití různého tlaku a teploty.
Feromagnety, antiferomagnety a spinové sklo
„Krystal jodidu chromitého jsme podrobili vysokému tlaku, 20 gigapascalů a více, a změny magnetického stavu jsme sledovali Ramanovým spektrometrem,“ vysvětluje postup experimentu Haider Golam z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR. „Materiály s efektem spinového skla bude možné využít pro moderní koncepty ukládání informací.“
Vědci zjistili, že při určitém tlaku a teplotě se krystal choval velmi neobvykle. Zatímco při tlaku do 22 gigapascalů se tento 2D materiál choval jako feromagnet, při tlaku nad 30 gigapascalů jako antiferomagnet. Ovšem v rozmezí tlaku od 22 do 30 gigapascalů a při nízké teplotě začal vykazovat exotické vlastnosti spojované s tzv. spinovým sklem.
Možnosti chaosu
Běžné feromagnetické materiály, např. v magnetických záznamových médiích, mají magnetické momenty (spiny elektronů) orientované do jednoho směru; u antiferomagnetů se však jejich orientace střídá. Ovšem u materiálů označovaných jako spinové sklo nejsou spiny uspořádány pravidelně, ale zcela náhodně. „Spiny elektronů ve spinovém skle mohou zaujmout mnoho různých uspořádání, nejsou periodicky uspořádané jako v běžných magnetech. Takové magnetické materiály bude možné využít pro moderní koncepty ukládání informací,“ říká Jana Kalbáčová Vejpravová z Univerzity Karlovy.
Studie vědců uveřejněná minulý měsíc v časopise Physical Review B vzbudila zájem a byla zařazena do výběru šéfredaktora. „Předpokládáme, že díky nově objevené vlastnosti 2D magnetických materiálů bude možné zvýšit kapacitu RAM pamětí a snížit jejich velikost,“ dodává Martin Kalbáč z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR.
Výzkum 2D materiálů, které vykazují nečekané fyzikální a chemické vlastnosti, je perspektivní směr výzkumu posledních několika málo let. Například grafen, první dvourozměrný materiál, který má tloušťku jedné vrstvy atomů, byl objeven teprve před 15 lety.
Dvourozměrný materiál může částečně nahradit křemík v elektronice
— Akademie věd ČR (@Akademie_ved_CR) March 30, 2022
Vědci z @JHINST_Prague popsali vlastnosti jodidu chromitého, materiálu, který by mohl roli křemíku částečně zastoupit.
Významnou studii publikoval odborný časopis Physical Review B.https://t.co/GuBoGtVRra pic.twitter.com/PsnWltL5QI
