Nam châm mỏng 2D: Đột phá mới cho lĩnh vực điện tử

[miro1510]

Nam châm mỏng có thể ứng dụng nhiều trong mảng điện tử. Việc tìm ra nam châm siêu mỏng này được đánh giá là một bước đột phá. Các nhà nghiên cứu hiện vẫn đang cố hoàn thiện bước cuối cùng để đánh gía việc ứng dụng nam châm này trong đời sống.

Nam châm mỏng có thể lưu trữ nhiều dữ liệu.

Đây được coi là bước đột phá, giúp mở ra những khả năng mới thú vị trong lĩnh vực máy tính và điện tử.

Nam châm chỉ dày một nguyên tử và không giống như các vật liệu tương tự được phát triển trước đây. Công cụ này có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng. Đồng thời, cho phép dữ liệu được lưu trữ ở mật độ cao hơn.

Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley và Đại học California, Berkeley đang nghiên cứu để giải quyết một trong những thiếu sót của nam châm 2D. Loại nam châm này sẽ mất từ tính do sự không ổn định ở nhiệt độ phòng. Song, nhóm nghiên cứu đã tìm ra một hướng đi đầy hứa hẹn.

Tác giả cấp cao Jie Yao giải thích: “Các nam châm 2D tân tiến cần nhiệt độ rất thấp để hoạt động. Nhưng vì những lý do thực tế, một trung tâm dữ liệu cần phải chạy ở nhiệt độ phòng. Nam châm 2D của chúng tôi không chỉ là nam châm đầu tiên hoạt động ở nhiệt độ phòng trở lên, mà còn là nam châm đầu tiên đạt đến giới hạn 2D thực sự. Nó mỏng như một nguyên tử!”.

Các nhà khoa học nung hỗn hợp graphene oxit, kẽm và coban trong phòng thí nghiệm. Sau đó, chuyển chúng thành một lớp oxit kẽm và nguyên tử coban. Với độ dày chỉ bằng một nguyên tử, lớp này được đưa vào giữa hai lớp graphene. Sau đó, chúng bị đốt cháy.

Thông qua các thí nghiệm tiếp theo, nhóm nghiên cứu nhận thấy, từ tính có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi lượng coban trong vật liệu. Nồng độ 5 hoặc 6% nguyên tử coban sẽ tạo ra một nam châm tương đối yếu. Trong khi đó, nồng độ 12% sẽ tạo ra một nam châm rất mạnh. Tuy nhiên, ở 15%, các trạng thái từ trường sẽ xung đột.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy, khác các nam châm 2D trước đó, vật liệu này vẫn giữ được đặc tính từ tính ở nhiệt độ phòng và cả ở 100 độ C.

“Hệ thống từ tính 2D của chúng tôi cho thấy một cơ chế khác so với các nam châm 2D trước đây. Chúng tôi nghĩ rằng, cơ chế độc đáo này là do các điện tử tự do trong oxit kẽm”, tác giả nghiên cứu Rui Chen cho biết.

Nam châm 2D này mỏng hơn một triệu lần so với một tờ giấy. Chúng có thể được uốn cong thành hầu hết mọi hình dạng. Một trong những ứng dụng đầy hứa hẹn của công nghệ này là lưu trữ dữ liệu.

Các thiết bị bộ nhớ được sử dụng ngày nay dựa trên các màng từ tính rất mỏng, nhưng vẫn là 3D và có độ dày hàng trăm hoặc hàng nghìn nguyên tử. Các nam châm mỏng hơn sẽ cho phép dữ liệu được lưu trữ ở mật độ cao.