Os pesquisadores descobriram que certos materiais magnéticos ultrafinos podem mudar de isolante para condutor sob alta pressão, um fenômeno que poderia ser usado no desenvolvimento de dispositivos eletrônicos e de armazenamento de memória de última geração.

A equipe internacional de pesquisadores, liderado pela Universidade de Cambridge, diga que seus resultados, relatado no jornal Cartas de revisão física , ajudará na compreensão da relação dinâmica entre as propriedades eletrônicas e estruturais do material, às vezes referido como grafeno magnético, e pode representar uma nova maneira de produzir materiais bidimensionais.

Grafeno magnético, ou tritiohipofosfato de ferro (FePS ₃ ), é de uma família de materiais conhecidos como materiais de van der Waals, e foi sintetizado pela primeira vez na década de 1960. Na última década, no entanto, pesquisadores começaram a olhar para FePS ₃ com olhos novos. Semelhante ao grafeno, uma forma bidimensional de carbono, FePS ₃ pode ser esfoliado em camadas ultrafinas. Ao contrário do grafeno, no entanto, FePS ₃ é magnético.

A expressão para a fonte intrínseca de magnetismo dos elétrons é conhecida como spin. O spin faz com que os elétrons se comportem um pouco como minúsculos ímãs em barra e apontem para uma determinada direção. O magnetismo do arranjo dos spins do elétron é usado na maioria dos dispositivos de memória, e é importante para o desenvolvimento de novas tecnologias, como spintrônica, o que poderia transformar a maneira como os computadores processam as informações.

Apesar da extraordinária força e condutividade do grafeno, o fato de não ser magnético limita sua aplicação em áreas como armazenamento magnético e spintrônica, e por isso os pesquisadores têm buscado materiais magnéticos que possam ser incorporados a dispositivos baseados em grafeno.

Para seu estudo, os pesquisadores de Cambridge esmagaram camadas de FePS ₃ juntos sob alta pressão (cerca de 10 Gigapascals), eles descobriram que ele trocou entre um isolador e condutor, um fenômeno conhecido como transição de Mott. A condutividade também pode ser ajustada alterando a pressão.

Esses materiais são caracterizados por forças mecânicas fracas entre os planos de sua estrutura cristalina. Sob pressão, os aviões são pressionados juntos, gradualmente e controlável empurrando o sistema de três para duas dimensões, e de isolador para metal.

Os pesquisadores também descobriram que, mesmo em duas dimensões, o material reteve seu magnetismo. "O magnetismo em duas dimensões é quase contra as leis da física devido ao efeito desestabilizador das flutuações, mas neste material, parece ser verdade, "disse o Dr. Sebastian Haines, do Departamento de Ciências da Terra e do Departamento de Física de Cambridge, e o primeiro autor do artigo.

Os materiais são baratos, não tóxico e fácil de sintetizar, e com mais pesquisas, pode ser incorporado em dispositivos baseados em grafeno.

“Continuamos estudando esses materiais para construir uma sólida compreensão teórica de suas propriedades, "disse Haines." Esse entendimento acabará por sustentar a engenharia de dispositivos, mas precisamos de boas pistas experimentais para dar à teoria um bom ponto de partida. Nosso trabalho aponta para uma direção estimulante para a produção de materiais bidimensionais com eletricidade ajustável e conjunta, propriedades magnéticas e eletrônicas. "