Čím tenčí, tím lepší

Neobvykle se při vysokém tlaku začne chovat monomolekulární krystalická vrstva jodidu chromitého CrI₃. Při zvyšování tlaku je do 20 gigapascalů GPa ferromagnetický. To znamená, že magnetické momenty (spiny elektronů) jsou orientované jedním směrem. Tak je tomu u běžných permanentních magnetů. Překročí-li tlak 20 GPa, spiny ztratí uspořádanost a začnou zaujímat náhodné orientace. Ferromagnetické materiály v takovém stavu označujeme jako spinové sklo. Význam tohoto zjištění shrnuje spoluautorka publikace Jana Kalbáčová Vejpravová z Univerzity Karlovy: „Spiny elektronů ve spinovém skle mohou zaujmout mnoho různých uspořádání, nejsou periodicky uspořádané jako v běžných magnetech. Takové magnetické materiály bude možné využít pro moderní koncepty ukládání informací.“ Nové paměťové medium o dvou rozměrech zabere méně prostoru. Při dalším zvýšení tlaku nad 30 GPa se jodid chromitý stane antiferromagnetický. U antiferromagnetů se orientace jednotlivých vrstev magnetických momentů střídá. Změny chování spinů elektronů způsobují deformace krystalové mřížky způsobené tlakem, protože pro ně vytvářejí odlišná prostředí.
Tlak 20 GPa je 200.000 krát vyšší než normální atmosférický.

Proč nové paměťové medium o dvou rozměrech?

Současné materiály v elektronice již dosáhly hranic svých možností při zrychlování či zmenšování. Proto vědci upírají pozornost ke materiálům dvourozměrným, které jsou extrémně tenké. Nové paměťové medium o dvou rozměrech ušetří místo. Dvourozměrný v tomto případě znamená, že materiál tvoří vrstva jeden atom nebo jednu molekulu silná. Příkladem takového materiálu je široce studovaný grafen z uhlíku, první takový materiál vynalezený ani ne před 20 roky. Konkrétně vrstva jodidu chromitého, se kterou probíhaly popisované experimenty, má tloušťku asi 1 nanometr. Uspořádání atomů v krystalu jodidu chromitého vidíme nahoře na obrázku. Fialové jsou atomy jodu, šedomodré chromu, obr. Benjah-bmm27, Public domain, via Wikimedia Commons. Rámeček vyznačuje elementární strukturní buňku.

Plný text tiskové zprávy AV ČR z 30. března 2022 najdeme zde.

Ghosh, Anirudha et al., Exotic magnetic and electronic properties of layered CrI3 single crystals under high pressure, Physical Review B, 2022, 105(8), L081104, DOI: 10.1103/PhysRevB.105.L081104

akademon.cz 24. července 2021: Dvourozměrný magnet funguje za pokojové teploty