کلید فناوریهای هوشمند آینده پیدا شد!
پژوهشگران راهکاری نوین برای کنترل رفتار مغناطیسی در نیمههادیهای اتمیپهنای CrPS₄ یافتهاند؛ راهکاری که میتواند به ساخت دستگاههای سریعتر، کوچکتر و کممصرفتر منجر شود.
به گزارش بورنانیوز گروهی از دانشمندان از دانشگاه ادینبرو، کالج بوستون و دانشگاه بینگهمتون موفق به ارائه شیوهای نوآورانه برای مهار پدیده مغناطیس در مواد دوبعدی و فوقنازک شدهاند. آنها با بهرهگیری از یک ترکیب شیمیایی به نام کروم فسفروس سولفید (CrPS₄)، توانستهاند نحوه شکلگیری و رفتار نواحی مغناطیسی را در مقیاس اتمی با دقت بالا بررسی و کنترل کنند.
حل یک چالش قدیمی در فیزیک مغناطیس
در رایانهها حافظه دیجیتال بر پایه نواحی مغناطیسی کوچک بنا شده که وظیفه ذخیرهسازی دادهها را بر عهده دارند. رفتار این نواحی به پدیدهای موسوم به "بایاس تبادلی" (exchange bias) وابسته است؛ پدیدهای که همواره مطالعه و کنترل آن به دلیل حضور در مرزهای نامرئی و معیوب بین لایههای مواد مختلف، بسیار دشوار بوده است.
با این حال پژوهشگران در این مطالعه دریافتهاند که نیازی به انباشت لایههای متفاوت بر روی یکدیگر نیست. بلکه در خود ماده CrPS₄، که تنها چند اتم ضخامت دارد، لایههای مختلف اتمی میتوانند نواحی مغناطیسی گوناگون را تشکیل دهند. این تفاوت ذاتی در ساختار لایهای، امکان کنترل دقیق و برگشتپذیر بر رفتار مغناطیسی را فراهم میکند.
تصویربرداری مغناطیسی با دقت اتمی
پژوهشگران برای مشاهده دقیق این ساختارها از روشی پیشرفته به نام مغناطیسسنجی مراکز خلأ نیتروژن (NV center magnetometry) استفاده کردهاند. این روش همانند میکروسکوپی فوقحساس، با بهرهگیری از حسگرهای الماسی، قادر به آشکارسازی میدانهای مغناطیسی بسیار ضعیف در مقیاس اتمی است.
با تنظیم تعداد و نحوه قرارگیری لایهها در CrPS₄، محققان موفق شدند پدیده بایاس تبادلی را مانند یک کلید روشن یا خاموش کنند. این فرایند بهصورت دقیق قابل تکرار است و برای فناوریهای آتی ارزش بالایی دارد.
بستر جدید برای فناوریهای نوین
التون سانتوس از دانشکده فیزیک و نجوم دانشگاه ادینبرو در اینباره میگوید: درون CrPS₄، نواحی مغناطیسی مانند خطوط یک بزرگراه کنار یکدیگر قرار میگیرند. مرز میان این نواحی یک واسط کاملاً هموار تشکیل میدهد که امکان بررسی و مهار مغناطیس با دقت بیسابقه را فراهم میکند.
بهگفته این تیم، کشف جدید نهتنها افق تازهای برای درک بهتر مغناطیس گشوده، بلکه میتواند زمینهساز توسعه نسل آینده ابزارهای الکترونیکی باشد؛ از جمله حافظههای بسیار کوچک، حسگرهای قابل پیکربندی مجدد، یا حتی دستگاههای رایانش کوانتومی مبتنی بر مغناطیس.
از دیگر مزایای CrPS₄، پایداری آن در هوای آزاد و سهولت کار با آن است که آن را به گزینهای مناسب برای استفادههای صنعتی و تجاری تبدیل میکند.
سانتوس در پایان میافزاید: این پیشرفت علمی، دریچهای تازه به دنیای نامرئی مغناطیس در مقیاس اتمی میگشاید. اکنون ما یک بستر شفاف و قابل اطمینان برای شناخت و مهندسی مغناطیس در مقیاس اتمی در اختیار داریم که میتواند آغازگر نسل جدیدی از فناوریهای مغناطیسی باشد.
انتهای پیام/
