Новый мощный метод контроля магнитного поведения в ультратонких материалах может привести к созданию более быстрых, компактных и энергоэффективных технологий, говорится в исследовании.
🔬 Исследователи разработали новый способ точной настройки магнетизма с помощью материала под названием CrPS₄, толщина которого составляет всего несколько атомов. Исследование [опубликовано](https://www.nature.com/articles/s41563-025-02259-x) в журнале Nature Materials.
Достижение может решить давнюю научную проблему и проложить путь для разработки новых интеллектуальных магнитных технологий, от устройств компьютерной памяти до электроники следующего поколения, считают учёные.
🧠 Магнетизм играет центральную роль в работе цифровой памяти, где крошечные магнитные области внутри компьютеров используются для хранения информации. Эти магнитные области контролируются небольшими изменениями магнитного поведения — процессом, называемым обменным смещением. Однако до сих пор обменное смещение было трудно изучать и ещё труднее контролировать, поскольку оно происходит на скрытых, несовершенных границах между различными материалами.
🔍 Исследователи из Эдинбургского университета, Бостонского колледжа и Университета Бингемтона нашли способ преодолеть эти трудности. Вместо того чтобы складывать разные материалы друг на друга, команда обнаружила, что может добиться такого же контроля внутри CrPS₄, типа полупроводника.
В ультратонких слоях CrPS₄ слои атомов естественным образом образуют области с разными магнитными свойствами из-за его толщины. Используя передовые методы визуализации и крупномасштабное моделирование, исследователи смогли увидеть, как магнитные области формируются, взаимодействуют и смещаются на границах между разным количеством слоёв.
Метод визуализации, известный как магнитометрия с азотными вакансиями (NV), работает как сверхчувствительный магнитный микроскоп, используя алмазные датчики для визуализации крошечных магнитных полей.
🔄 Изменяя расположение слоёв внутри CrPS₄, исследователи обнаружили, что могут включать и выключать обменное смещение, как будто щёлкая выключателем. Процесс контролируемый и обратимый, что может быть очень полезно для будущих технологий, говорят в команде.
Доктор Элтон Сантос из Школы физики и астрономии Эдинбургского университета сказал: «Области внутри CrPS₄ выстраиваются бок о бок, как полосы на шоссе. Граница между ними образует идеальную границу, позволяя нам изучать и контролировать магнитное поведение с невероятной точностью».
Открытие не только углубляет понимание учёными магнетизма, но и закладывает основу для создания более интеллектуальных, компактных и надёжных магнитных устройств, считают исследователи. Это может помочь инженерам разработать ультракомпактные чипы памяти, реконфигурируемые датчики или даже устройства квантовых вычислений, основанные на магнитных принципах.
CrPS₄ стабилен на воздухе, с ним легко работать, что делает его идеальным кандидатом для реальных приложений, а не только для лабораторных экспериментов, добавляют учёные.
Доктор Сантос продолжает: «Этот прорыв открывает окно в невидимый мир атомного магнетизма. Эта работа даёт нам прозрачную и надёжную платформу для понимания и проектирования магнетизма на атомном уровне. Она открывает дверь в совершенно новый класс магнитных технологий».
Предоставлено [Эдинбургским университетом](https://phys.org/partners/university-of-edinburgh/).