p Os pesquisadores da Cornell se tornaram os primeiros a controlar ímãs atomicamente finos com um campo elétrico, uma inovação que fornece um plano para a produção de armazenamento de dados excepcionalmente poderoso e eficiente em chips de computador, entre outras aplicações. p A pesquisa é detalhada no artigo, "Comutação de campo elétrico de ímãs de van der Waals bidimensionais, " publicado em Materiais da Natureza por Jie Shan, professor de física aplicada e engenharia; Kin Fai Mak, professor assistente de física; e o pós-doutorado Shengwei Jiang.

p Em 1966, O físico David Mermin de Cornell e seu pós-doutorado Herbert Wagner teorizaram que os ímãs 2-D não poderiam existir se os spins de seus elétrons pudessem apontar em qualquer direção. Não foi até 2017 que alguns dos primeiros materiais 2-D com o alinhamento adequado de spins foram descobertos, abrindo a porta para uma família inteiramente nova de materiais conhecidos como ímãs 2-D van der Waals.

p Shan e Mak, que se especializam em pesquisar materiais atomicamente finos, aproveitou a oportunidade para pesquisar os novos ímãs e suas características únicas.

p "Se for um material a granel, você não pode acessar facilmente os átomos dentro, "disse Mak." Mas se o ímã é apenas uma monocamada, você pode fazer muito por isso. Você pode aplicar um campo elétrico a ele, coloque elétrons extras nele, e isso pode modular as propriedades do material. "

p Usando uma amostra de triiodeto de cromo, a equipe de pesquisa decidiu fazer exatamente isso. Seu objetivo era aplicar uma pequena quantidade de voltagem para criar um campo elétrico e controlar o magnetismo do composto 2-D, dando a eles a capacidade de ligá-lo e desligá-lo.

p Para alcançar isto, eles empilharam duas camadas atômicas de triiodeto de cromo com eletrodos e dielétricos de porta atomicamente fina. Isso criou um dispositivo de efeito de campo que poderia inverter a direção do spin do elétron nas camadas de triiodeto de cromo usando pequenas tensões de porta, ativar a comutação magnética. O processo é reversível e repetível em temperaturas abaixo de 57 graus Kelvin.

p A descoberta é importante para o futuro da eletrônica porque "a maior parte da tecnologia existente é baseada em comutação magnética, como em dispositivos de memória que gravam e armazenam dados, "disse Shan. No entanto, ímãs na maioria dos aparelhos eletrônicos modernos não respondem a um campo elétrico. Em vez de, uma corrente passa por uma bobina, criando um campo magnético que pode ser usado para ligar e desligar o ímã. É um método ineficiente porque a corrente cria calor e consome energia elétrica.

p Os ímãs bidimensionais de triiodeto de cromo têm uma vantagem única de que um campo elétrico pode ser aplicado diretamente para ativar a comutação, e muito pouca energia é necessária.

p "O processo também é muito eficaz porque se você tiver uma espessura de nanômetro e aplicar apenas um volt, o campo já tem 1 volt por nanômetro. Aquilo é enorme, "disse Shan.

p A equipe de pesquisa planeja continuar explorando ímãs 2-D e espera formar novas colaborações no campus, inclusive com cientistas e engenheiros que podem ajudá-los a encontrar novos materiais magnéticos 2-D que, ao contrário do triiodeto de cromo, pode funcionar à temperatura ambiente.

p "Num sentido, o que demonstramos aqui é mais como um conceito de dispositivo, "disse Mak." Quando encontramos o tipo certo de material que pode operar em uma temperatura mais alta, podemos aplicar imediatamente essa ideia a esses materiais. Mas ainda não está lá. "