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Materiales 2D utilizan fuerzas revolucionarias de van der Waals para fabricar imanes ultrafinos


Un nuevo material ultrafino podría ayudar a crear algunos de los imanes más delgados y funcionales del mundo. Un equipo del Instituto de Ciencias Básicas informó que han aplicado fuerzas de van der Waals (vdW) a materiales 2D, ampliando el potencial de la electrónica post-silicio extraligera.

La investigación fue publicada en una edición reciente de Naturaleza.

Acerca de las fuerzas de van der Waals

Las fuerzas de Van der Waals se explicaron por primera vez en el siglo XIX, pero los investigadores quedaron fascinados por ellas en los últimos años. Las fuerzas vdW son fuerzas de atracción más débiles y de corto alcance entre moléculas no cargadas que contribuyen a la unión intermolecular. Proviene de las concentraciones transitorias de electrones de un área a otra. Las fuerzas vdW también se han explicado como la suma de las fuerzas eléctricas de atracción y repulsión entre moléculas.

Estas fuerzas ofrecen un tipo único de magnetización, muy diferente a los imanes que se encuentran en la parte posterior de un imán de nevera estándar. Por lo tanto, las fuerzas de van der Waals se pueden utilizar en diferentes materiales menos tradicionales, incluidos materiales 2D a escala nanométrica.

Los materiales magnéticos bidimensionales funcionan controlando las fluctuaciones de giro. En los imanes normales, la magnetización se produce en función del giro y la temperatura de los electrones. En materiales 2D, es un poco más difícil controlar esos movimientos.

El líder de investigación Park Je-Geun del IBS Center for Correlated Electron Systems lo explicó con una analogía.

"Es como supervisar a un grupo de niños inquietos y que se portan mal, donde cada niño representa una brújula atómica", dijo. "Quieres alinearlos, pero ellos prefieren jugar. Es una tarea difícil, como lo haría cualquier maestro de jardín de infancia". Te lo diré. Necesitarías conocer con precisión los movimientos de cada uno de ellos en el tiempo y el espacio. Y para controlarlos, debes responder en ese mismo momento, lo cual es técnicamente muy difícil ".

Qué pueden hacer los materiales magnéticos 2D por la electrónica

Los físicos han estado fascinados con los materiales durante años, dijo Park, es decir, en lo que pueden hacer por las matemáticas.

Las fuerzas y los materiales vdW podrían proporcionar evidencia experimental para ciertos modelos matemático-físicos que aún no se han resuelto. Park dijo que los materiales le dieron a su equipo la primera prueba experimental de la solución Onsager para el modelo Ising.

“Descubrieron que el Tc de FePS3 es 118 grados Kelvino menos 155 grados centígrados, tanto en 3D como en 2D. Sin embargo, los modelos XY y Heisenberg en 2D han encontrado más barreras experimentales y aún carecen de una prueba después de 50 años ”, explicaron los investigadores en un comunicado.

El equipo del Instituto de Ciencias Básicas dijo que están particularmente interesados ​​en cómo vdW podría revelar un estado exótico de la materia como los líquidos de espín cuántico: estados hipotéticos de la materia con "agujas de brújula" desordenadas y soportes de la Majorana nunca antes vista. fermiones.

"Los físicos han heredado el desafío de estudiar y explicar las propiedades físicas del mundo bidimensional. A pesar de su importancia académica y aplicabilidad, este campo está muy poco explorado", agregó Park.

A pesar del creciente interés en vdW, se han descubierto menos de 10 materiales vdW magnéticos. Encontrar más materiales sigue siendo un desafío fundamental para los ingenieros de materiales y los físicos que desean explorar cómo se pueden aplicar estos materiales a la electrónica.


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