Mokslininkai atranda naujus magnetinius elementus

ZEITGEIST: MOVING FORWARD | OFFICIAL RELEASE | 2011 (Liepa 2019).

Anonim

Naujasis eksperimentinis atradimas, vadovaujamas Minesotos universiteto mokslininkų, rodo, kad cheminis elementas rutenis (Ru) yra ketvirtasis elementas, turintis unikalias magnetines savybes kambario temperatūroje. Atradimas gali būti naudojamas norint pagerinti jutiklius, prietaisus kompiuterio atmintyje ir logikos pramonėje ar kitus prietaisus, naudojančius magnetines medžiagas.

Feromagnetizmo naudojimas arba pagrindinis mechanizmas, kuriuo tam tikros medžiagos (pvz., Geležis) sudaro nuolatinius magnetus arba kurie traukia magnetus, artėja prie senų laikų, kai navigacija buvo panaudota. Nuo to laiko periodinėje lentelėje tik trys elementai buvo feromagnetiniai kambario temperatūroje - geležis (Fe), kobaltas (Co) ir nikelis (Ni). Reti žemės elementas gadolinis (Gd) beveik praleidžia tik 8 laipsnių Celsijaus.

Magnetinės medžiagos yra labai svarbios pramonėje ir šiuolaikinėse technologijose, ir jos buvo naudojamos fundamentiniams tyrimams ir daugeliui kasdieninių taikymų, tokių kaip jutikliai, elektros varikliai, generatoriai, kietojo disko laikmenos ir neseniai spintronic atminties. Per pastaruosius keletą dešimtmečių plonas plėvelės augimas pagerėjo, todėl jis gali kontroliuoti kristalų grotelių struktūrą arba net gaminti neįmanomas struktūras. Šis naujas tyrimas parodė, kad Ru gali būti ketvirta vienos elemento feromagnetine medžiaga, naudojant ultraplasčius sluoksnius, kad priverstų feromagnetinę fazę.

Išsami jų darbo informacija yra paskelbta naujausiame " Nature Communications" numeryje. Šio straipsnio autorius yra neseniai universitetas Minesotos Ph.D. baigė Patrick Quarterman, Nacionalinės mokslinių tyrimų tarybos (NRC) Nacionalinio standartų ir technologijų instituto (NIST) postdoktorius.

"Magnetizmas visada nuostabus, tai dar kartą įrodo. Esame malonu ir dėkingi, kad pirmoji grupė eksperimentuos ir prideda ketvirtą feromagnetinį elementą kambario temperatūroje į periodinę lentelę", - sakė Minesotos universitetas Robert F. Hartmann profesorius elektros ir kompiuterinės inžinerijos Jian-Ping Wang, atitinkamas autorius popieriaus ir Quarterman patarėjas.

"Tai yra įdomi, bet sunki problema. Mums prireikė maždaug dvejų metų, kad galėtume rasti tinkamą būdą tobulinti šią medžiagą ir patvirtinti ją. Šis darbas paskatins magnetinių tyrimų bendruomenę ieškoti pagrindinių magnetizmo aspektų daugeliui gerai žinomų elementų" Wang pridėjo.

Kiti komandos nariai taip pat pabrėžė šio darbo svarbą.

"Gebėjimas manipuliuoti ir charakterizuoti materiją atomų mastu yra kertinis akmuo šiuolaikinės informacinės technologijos", - sakė mokslinis bendradarbis Paul Voyles, Beckwith-Bascom profesorius ir Vakarų Viskonsino universiteto Medžiagotyros ir inžinerijos katedros vedėjas. Madisonas. "Mūsų bendradarbiavimas su Minesotos universiteto profesoriaus Wango grupe rodo, kad šie įrankiai gali rasti naujų dalykų net paprasčiausiose sistemose, sudarytose iš tik vieno elemento".

Pramonės partneriai sutinka, kad bendradarbiavimas yra inovacijų pagrindas

"Intel patenkintas ilgalaikiu mokslinių tyrimų bendradarbiavimu su Minesotos universitetu ir" C-SPIN "(" Spintronic medžiagų, sąsajų ir naujoviškų architektūrų centras "), sakė" Intel Corporation "vyresnysis mokslinis bendradarbis ir direktorius Ianas A. Young." Džiaugiamės galėdami pasidalinti šiais pokyčiais, ištirdami kvantavimo poveikį medžiagose, kurie gali suteikti įžvalgų dėl novatoriškų energiją taupančių loginių ir atminties įrenginių. "Kiti pramonės lyderiai sutinka, kad šis atradimas turės įtakos puslaidininkių pramonei.

"Spintronic prietaisai yra sparčiai didėjanti puslaidininkių pramonės svarba", - sakė Toddas Younkinas, "Defense Advanced Research Projects Agency" (DARPA) direktorius - Semiconductor Research Corporation (SRC) konsorciumų direktorius. "Svarbiausi pasiekimai mūsų supratimui apie magnetines medžiagas, tokias kaip tas, kurį parodė profesorius Wang ir jo komanda šiame tyrime, yra esminiai dalykai, siekiant įgyvendinti tęstinius pasiekimus efektyvumo ir efektyvumo skaičiavime".

Naujoms technologijoms reikalingos naujos medžiagos

Magnetinis įrašymas vis dar yra dominuojantis duomenų saugojimo technologijos veikėjas, tačiau magnetinė atsitiktinės atminties atmintinė ir skaičiavimas pradeda veikti savo vietą. Šie magnetiniai prisiminimai ir loginiai įtaisai suteikia papildomų apribojimų magnetinėms medžiagoms, kuriose saugomi ir apskaičiuojami duomenys, palyginti su tradicinėmis kietųjų diskų laikmenų magnetinėmis medžiagomis. Dėl to, kad dėl naujų medžiagų atsiradimo atsiranda naujo susidomėjimo bandymai suprasti, kad esant reikalingoms sąlygoms, ferromagnetinės medžiagos, tokios kaip Ru, paladis (Pd) ir osmium (Os), gali tapti feromagnetinėmis.

Remiantis nusistovėjusia teorine prognoze, Minesotos universiteto mokslininkai naudoja sėklų sluoksnį, kad priverstų tetragoninę "Ru" fazę, kuri norėtų turėti šešiakampę konfigūraciją, ir stebėjo pirmąją feromagnetizmo instanciją viename elemente kambario temperatūroje. Kristalų struktūra ir magnetinės savybės buvo išsamiai apibūdinamos bendradarbiaujant su Minesotos universiteto apibūdinimo priemone ir kolegos iš Viskonsino universiteto.

Tyrėjai teigė, kad šis tyrimas atveria duris pagrindiniams naujos feromagnetinės Ru tyrinėjimams. Naudojimo perspektyvos požiūriu Ru įdomu, nes jis atsparus oksidacijai, o papildomos teorinės prognozės teigia, kad jis turi aukštą terminį stabilumą, kuris yra gyvybiškai svarbus magnetinių atminčių mastelio keitimas. Šio didelio šiluminio stabilumo tyrimas yra Minesotos universiteto vykdomų mokslinių tyrimų dėmesys.

menu
menu