Επιτέλους, ο πρώτος δισδιάστατος μαγνήτης

Οι φυσικοί δεν ήταν καν σίγουροι αν μπορεί να υπάρξει μαγνήτης που αποτελείται μόνο από ένα επίπεδο φύλλο με πάχος ενός ατόμου. Τελικά, όμως, υπάρχει.

Αμερικανοί ερευνητές παρουσιάζουν στο περιοδικό Nature τον πρώτο δισδιάστατο μαγνήτη, κατασκευασμένο από μια ένωση που ονομάζεται τριιωδίδιο του χρωμίου.

Τα δισδιάστατα υλικά ονομάζονται έτσι επειδή είναι επιφάνειες με πάχος ενός ατόμου ή ενός μορίου -έχουν μήκος και πλάτος, το πάχος τους όμως είναι πρακτικά αμελητέο.

Το πρώτο τέτοιο υλικό, μια εξωτική μορφή του άνθρακα παρόμοια με τον γραφίτη, ανακαλύφθηκε το 2004 και ονομάστηκε γραφένιο. Έκτοτε έχουν αναπτυχθεί αρκετά ακόμα δισδιάστατα υλικά, από τα οποία ορισμένα είναι καλοί αγωγοί του ρεύματος, άλλα είναι μονωτές και άλλα υπεραγωγοί. Αυτό που έλειπε μέχρι σήμερα ήταν ένας δισδιάστατος μαγνήτης.

Ερευνητές του MIT και του Πανεπιστημίου της Ουάσινγκτον στο Σιάτλ χρησιμοποίησαν την ίδια μέθοδο που είχε επιτρέψει την απομόνωση του γραφενίου: χρησιμοποίησαν σελοτέιπ για να ξεκολλήσουν όλο και λεπτότερα φύλλα από έναν κρύσταλλο τριιωδιδίου του χρωμίου.

Το υλικό αυτό είναι «σιδηρομαγνητικό», δηλαδή λειτουργεί ως μόνιμος μαγνήτης, με τις ιδιοστροφορμές (spin) των ηλεκτρονίων τους να ευθυγραμμίζονται προς την ίδια κατεύθυνση.

Μετρήσεις με ένα ευαίσθητο μαγνητόμετρο επιβεβαίωσαν ότι τα μονομοριακά φύλλα του εν λόγω υλικού είναι πράγματι μαγνήτες. Περιέργως, αυτό δεν ισχύει σε φύλλα με πάχος δύο μορίων, αν και ο μαγνητισμός επανεμφανίζεται σε ακόμα πιο παχιές μεμβράνες.

Το νέο υλικό, λένε οι ερευνητές, θα επιτρέψει σε πρώτη φάση πειράματα που ήταν αδύνατα έως σήμερα και αφορούν τις θεμελιώδεις θεωρίες του ηλεκτρομαγνητισμού.

Αργότερα, δισδιάστατοι μαγνήτες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε συσκευές μαγνητικής αποθήκευσης δεδομένων, ή ακόμα και σε κβαντικούς υπολογιστές.

Για να γίνει όμως αυτό πρέπει πρώτα να αναπτυχθούν δισδιάστατοι μαγνήτες που παραμένουν σταθεροί σε θερμοκρασία δωματίου: τα μονομοριακά φύλλα τριιωδιδίου του χρωμίου λειτουργούν μόνο σε θερμοκρασία -228 βαθμών Κελσίου και επιπλέον καταστρέφονται αν έρθουν σε επαφή με οξυγόνο.

Βαγγέλης Πρατικάκης

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ