توسعه نازک‌ترین آهنربای دنیا که تنها یک اتم ضخامت دارد

محققان آمریکایی توانستند یک ماده مغناطیسی دو بعدی بسازند که نازک‌ترین آهنربایی است که تاکنون تولید شده. چنین دستاوردی می‌تواند به پیشرفت چشم‌گیری در زمینه کامپیوتر و الکترونیک منجر شود و فرصت‌های جدیدی را به وجود آورد.

این آهنربا تنها یک اتم ضخامت دارد و برخلاف تلاش‌های پیشین در ساخت چنین آهنربایی، می‌تواند در دمای اتاق کار کند و به این معناست که می‌تواند داده‌ها را در چگالی بالاتری ذخیره کند. سال‌های گذشته نیز چنین تلاشی برای ساخت آهنربای دو بعدی شده بود. در سال ۲۰۱۷، محققان متوجه شدند که ماده‌ای فرومغناطیسی به نام کروم (III) یدید می‌تواند به صورت تک لایه‌ای دو بعدی وجود داشته باشد و ویژگی‌های مغناطیسی خود را حفظ کند.

آن‌ها متوجه شدند که این ماده در دمای اتاق نمی‌تواند خاصیت مغناطیسی خود را حفظ کند و در عمل نمی‌توان از آن استفاده کرد. اما اخیرا محققان راه دیگری پیدا کردند که می‌تواند امیدوارکننده باشد. آهنربای دو بعدی آن‌ها می‌تواند در دمای اتاق و حتی بالاتر کار کند و ضخامت آن دقیقا یک اتم است.

محققان برای تولید این آهنربا با حرارت دادن ترکیبی از گرافن اکسید، روی و کبالت شروع کردند که تبدیل به لایه‌ای از روی اکسید با چند اتم کبالت در سراسر آن شد. این لایه در ابتدا بین دو لایه از گرافن تشکیل شده بود. برای استخراج لایه مورد نظر، ماده تولید شده را سوزاندند و تنها یک لایه دو بعدی از ماده مغناطیسی باقی ماند.

آن‌ها متوجه شدند که با بالا بردن مقدار کبالت می‌توان خاصیت مغناطیسی این لایه را افزایش داد. وجود بین ۵ تا ۶ درصد کبالت در لایه منجر به تولید اثر مغناطیسی ضعیفی شد، در حالی که با افزایش کبالت تا ۱۲ درصد توانستند آهنربای بسیار قدرتمندی تولید کنند. افزایش این مقدار کبالت تا ۱۵ درصد منجر به حالت کوانتومی خنثی شد. در این شرایط، حالت‌های مغناطیسی درون ماده با یکدیگر رقابت می‌کنند و گاهی اوقات خنثی می‌شوند.

محققان متوجه شدند که این ماده می‌تواند تا ۱۰۰ درجه سلسیوس نیز خاصیت مغناطیسی خود را حفظ کند.

این ماده یک میلیون بار از یک برگه کاغذ نازک‌تر است و می‌تواند به حالت‌های مختلفی درآید. یکی از مهم‌ترین کاربردهایی که این ماده می‌تواند داشته باشد؛ در فناوری ذخیره اطلاعات خواهد بود. دستگاه‌های ذخیره اطلاعات امروزی بسیار نازک هستند، اما همچنان ساختاری سه بعدی دارند و ضخامت آن‌ها بین صدها تا هزاران اتم است. وجود چنین ماده‌ای می‌تواند ظرفیت حافظه دستگاه‌ها را تا چندین برابر افزایش دهد.