کوچک‌ترین آهن‌ربا چه اندازه‌ای دارد؟
کوچک‌ترین آهن‌ربا چه اندازه‌ای دارد؟
مجله علمی ایلیاد - محققین دانشگاه برکلی کالیفرنیا توانسته‌اند آهن ربایی بسازند که تنها از یک لایه اتم تشکیل شده است. به این ترتیب آن‌ها نسل‌های آینده‌ی حافظه‌های کامپیوتری، محاسبات و فیزیک کوانتومی را در معرض پیشرفت‌های عمده قرار داده‌اند.
آهن‌ربایی که این محققین تولید کرده‌اند، دو بعدی است و در دمای اتاق پایدار بوده و خاصیت خود را حفظ می‌کند. این کشف از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا نه تنها آهن ربای دو بعدی در دمای اتاق را امکان‌پذیر کرده است، بلکه مکانیسم جدیدی را برای به حقیقت پیوستن مواد آهن‌ربایی دو بعدی ارائه کرده است.
محققین دانشگاه برکلی کالیفرنیا با استفاده از محلول اکسید گرافن، روی و کبالت توانسته‌اند آهن‌ربایی از جنس کبالت در ترکیب با اکسید روی تهیه کنند. پخت چند ساعته‌ی این محلول در آزمایشگاه به مواد اولیه اجازه داد تا ماده‌ای از ترکیب اکسید روی با اتم‌های کبالت در بین لایه‌هایی از گرافن ایجاد کنند. در مرحله‌ی آخر گرافن سوزانده می‌شود و ماده‌ای تنها از یک لایه‌ی اتمی به جای می‌ماند که از کبالت و اکسید روی تشکیل شده است.
این روش تولید آهن ربا و موادی که در آن به کار رفته است، به نحوی است که تطبیق صنایع با آن‌ها آسان است و تولید این ماده در مقیاس بالا و با هزینه‌ی پایین نیز کاملاً امکان‌پذیر است.
تولید کنندگان این آهن‌ربا برای اینکه ثابت کنند قطر آهن‌ربای تولیدی تنها به اندازه‌ی یک اتم است، از میکروسکوپ الکترونی برای تشخیص ساختار ماده‌ی ایجاد شده استفاده کردند. پس از اینکه دو بعدی بودن ماده‌ی تولیدی و قطر یک اتمی آن تایید شد، دانشمندان نشان دادند که آهن ربا با موفقیت در دمای اتاق عمل می‌کند.
محققین دریافتند که اگر غلظت کبالت در حد ۵ تا ۶ درصد باشد، آهن‌ربای تولید شده ضعیف خواهد بود، ولی اگر غلظت کبالت تا ۱۲ درصد افزایش پیدا کند آهن‌ربای قدرتمندی حاصل می‌شود. آن‌ها دریافتند که اگر غلظت کبالت تا ۱۵ درصد افزایش پیدا کند، حالت‌های مغناطیسی مختلفی در تقابل با یکدیگر در سیستم دو بعدی تولید شده ایجاد می‌شود که آهن‌ربای حاصله را ضعیف می‌کند.
در مطالعات گذشته محققین دیگر توانسته بودند آهن‌ربای دو بعدی تولید کنند، ولی همه‌ی این نوع آهن رباها در دمای اتاق خاصیت خود را از دست می‌دادند. آهن ربای تولید شده توسط تیم محققین دانشگاه برکلی نه تنها در دمای اتاق کار می‌کند، بلکه در دمای ۱۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد نیز کارایی خود را از دست نمی‌دهد. در واقع مکانیسم مورد استفاده توسط این تیم تحقیقاتی کاملاً منحصربه‌فرد است و در آن از الکترون‌های آزاد موجود در اکسید روی استفاده می‌شود.
نتایج این مطالعه در مجله‌ی Nature Communications منتشر شده است.