Có thể bạn đã từng nghe về siêu vật liệu graphene với kích thước cực mỏng, chỉ dày bằng một lớp carbon và được khai thác từ quặng chì. Giờ đây, các nhà khoa học ở Đại học Washington và Học viện Công nghệ Massachusetts đã áp dụng kỹ thuật phân tách graphene từ chì để phát triển ra nam châm mỏng nhất thế giới.
Nó mỏng đến mức được công nhận là nam châm 2D đầu tiên, với độ dày chỉ bằng 1 nguyên tử. Sở dĩ nó được tính là chỉ hoạt động trên 2 chiều không gian vì điện tích chỉ có thể chuyển động ở mức độ nguyên tử mà thôi, điều này tương tự như việc các quân cờ di chuyển trên bàn cờ vậy. Cho tới giờ, chưa một vật liệu 3D từ tính nào có thể duy trì được tính chất điện từ của mình sau khi được vát mỏng xuống chỉ còn độ dày của 1 nguyên tử.
Kết quả của nghiên cứu này đã chứng minh rằng hiện tượng từ tính có tồn tại ở dạng 2D, và ứng dụng của chúng trong tương lai là vô bờ bến, kể cả việc xây dựng những cổ máy tính lượng tử.
“Nói chung, nam châm có những ứng dụng quan trọng trong công nghệ cảm biến và thông tin, ví dụ như những ổ đĩa cứng chẳng hạn,” Xiaodong Xu, giáo viên khoa Vật lý, Kỹ thuật và Vật liệu học của đại học Washington chia sẻ với tờ Digital Trends.
“Nam châm 2D sẽ mở ra nhiều tiềm năng mới để phát triển công nghệ spintronic (điện tử học spin) trên các thiết bị ở quy mô siêu nhỏ. Tuy nhiên, đây mới là lần đầu tiên chúng ta phát hiện ra nam châm có thể tồn tại dưới một lớp duy nhất ở thể 2D, vì vậy còn nhiều câu hỏi cần phải giải đáp trước khi tìm hiểu về ứng dụng của nó.”
Theo DigitalTrends, nghiên cứu này đã được công bố trong bài báo của tờ Nature, xuất bản vào thứ 3 tuần trước. Bài viết đi sâu vào quá trình tạo ra những chiếc nam châm này từ vật liệu sắt từ có tên Chromium Triodide (CrO3). Sau đó, để tạo ra những nam châm có độ dày chỉ 1 nguyên tử, các nhà khoa học đã sử dụng một phương thức cực kỳ đơn giản, dễ thực hiện đến bất ngờ: Sử dụng băng dính để tách các lớp ra.
Chromium Triiodide có rất nhiều tính chất đặc biệt, khiến những nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng nhờ sự bất đẳng hưởng - có nghĩa là các electron của CrO3 quay tròn theo các hướng vuông góc nhau bên trong tinh thể, mà nó có thể được sử dụng để tạo ra nam châm 2D.
Điều đáng chú ý là, sóng điện từ của nam châm 2D lập tức biến mất khi nó có độ dày 2 nguyên tử thay vì 1, thế nhưng các tính chất từ tính của nó quay trở lại khi có nam châm dày 3 nguyên tử.
