3D наночастицы и магнитный спин

С момента их изобретения в 1930-х годах электронные микроскопы помогли ученым взглянуть на атомную структуру обычных материалов, таких как сталь, и даже экзотического графена. Но, несмотря на эти достижения, такие методы визуализации не могут точно отобразить трехмерную атомную структуру материалов в жидком растворе, таких как катализатор в водородном топливном элементе или электролиты в аккумуляторе вашего автомобиля, по информации сайта mzhost.ru.

В настоящее время исследователи из лаборатории Беркли в сотрудничестве с Институтом фундаментальных наук в Южной Корее, Университетом Монаш в Австралии и Калифорнийским университетом в Беркли разработали методику получения трехмерных изображений атомных масштабов наночастиц, падающих в жидкость между листами графена. возможен самый тонкий материал. Об их находках сообщили 2 апреля в журнале Science .

«Это впечатляющий результат. Теперь мы можем измерить атомные позиции в трех измерениях с точностью в шесть раз меньше, чем у водорода, самого маленького атома», - сказал соавтор исследования Питер Эрсиус, штатный сотрудник молекулярной литейной лаборатории Berkeley Lab.

В методе, названной 3D SINGLE (идентификация структуры наночастиц методом графеновой жидкостной электронной микроскопии), используется один из самых мощных в мире микроскопов в лаборатории молекулярной литейной промышленности Berkeley Lab. Исследователи захватили тысячи изображений восьми платиновых наночастиц, «захваченных» жидкостью между двумя листами графена, которые называются «окном графена».

Эти графеновые листы - каждый толщиной всего в один атом - «достаточно прочны, чтобы содержать крошечные карманы жидкости, необходимые для получения высококачественных изображений атомного расположения наночастиц», объяснил Эрциус.

Затем исследователи адаптировали компьютерные алгоритмы, изначально разработанные для биологических исследований, для объединения многих 2D-изображений в 3D-изображения с атомным разрешением.

Это достижение, улучшающее технологию, впервые представленную в 2015 году, знаменует собой значительную веху для исследователей. «С 3D SINGLE мы можем определить, почему такие маленькие наночастицы являются более эффективными катализаторами, чем более крупные в топливных элементах и ??водородных транспортных средствах», - сказал Эрциус.

Тонкая настройка магнитного вращения для более быстрых и малых устройств памяти

В отличие от магнитных материалов, используемых для изготовления типичного устройства памяти, антиферромагнетики не будут прилипать к вашему холодильнику. Это связано с тем, что магнитные спины в антиферромагнетиках выровнены противоположно и взаимно компенсируют друг друга.

Ученые давно предполагают, что антиферромагнетики имеют потенциал в качестве материалов для сверхбыстрой стабильной памяти. Но никто не мог понять, как манипулировать их намагничиванием для чтения и записи информации в запоминающее устройство.

В настоящее время группа исследователей из Berkeley Lab и UC Berkeley, работающих в Центре новых путей квантовой когерентности в материалах, Центре энергетических исследований, финансируемом Министерством энергетики США, разработали антиферромагнитный переключатель для компьютерной памяти и приложений обработки. Их результаты, опубликованные в журнале Nature Materials , имеют значение для дальнейшего миниатюризации вычислительных устройств и персональной электроники без потери производительности.

Используя инструмент с фокусированным ионным пучком в Молекулярном литейном цехе лаборатории Беркли, ученые под руководством Джеймса Аналитиса, преподавателя из Отделения материаловедения лаборатории Беркли и доцента и кафедры физики конденсированных сред Киттеля в Калифорнийском университете в Беркли, изготовили устройство из атомного оборудования тонкие листы дисульфида ниобия, дихалькогенид переходного металла (ТМД). Чтобы сформировать антиферромагнитную TMD, они синтезировали слои атомов железа между каждым листом дисульфида ниобия.

Соавторы исследования Нитьян Наир и Эран Манив обнаружили, что подача небольших импульсов электрического тока вращает спины антиферромагнетика, что, в свою очередь, переключает сопротивление материала с высокого на низкое.

К их удивлению, они также обнаружили, что «эти магнитные спины можно переворачивать или манипулировать с малыми приложенными токами, примерно в 100 раз меньшими, чем те, которые используются в любых других материалах с аналогичным откликом», - говорит Аналитис.

Затем исследователи планируют протестировать различные антиферромагнитные TMD в надежде идентифицировать систему, которая работает при комнатной температуре и, таким образом, дальше развивать область электроники на основе спина или спинтроники, где информация переносится магнитным спином электронов.

Предыдущая статья
Следущая статья