Felforgathatja a tudományt és az ipart egy új fejlesztés

A tudomány által évtizedek óta áhított ultravékony, egy atom vastagságú mágnest fejlesztettek ki a Berkeley Lab kutatói – jelent meg a világ egyik legrangosabb természettudományos folyóiratában, a Nature-ben a publikáció. A szobahőmérsékleten is stabil mágnes merőben új alapokra helyezi, mind az ipar számára különösen fontos adattárolást, mind a tudomány egyik legforradalmibb ágát jelentő kvantumfizikai kutatásokat - írta a Physics.org.

A papírlap vastagságánál egymilliószor vékonyabb 2-D mágnest kobaltból és cink-monoxidból hozták létre. A rendkívül rugalmas és ellenálló szerkezet azért is jelent nagy újítást, mivel a korábban kifejlesztett hasonló anyagok csakis abszolút nulla fok körüli hőmérsékleten (-273 Celsius-fok) működtek. Magasabb hőmérsékleten ugyanis kémiailag instabillá váltak, és elveszítették mágneses tulajdonságukat. Ezért a korábbi fejlesztések esetén fent kellet volna tartani a rendkívül alacsony hőmérsékletet, ami nyilvánvaló okok miatt nem megoldható, például egy szerverteremben történő alkalmazáskor. 

Az ipari előnyöket tekintve ki kell emelni az úgynevezett spintronikán alapuló eszközök gyártását. A spintronika nem más, mint a részecskék mágneses tulajdonságát is kihasználó technológia. A ma használt legtöbb elektronikai eszköz csupán az elektronok töltésváltozása alapján tárol el adatot bitek formájában, amelyet a számítógép egyesek és nullák formájában kap meg. Ezzel szemben a spintronikán alapuló eljárások során nem csupán az elektron töltését, de egy másik tulajdonságukat, az úgy nevezett spinüket is figyelembe veszik. Ha sikerülne kifejleszteni ezen az elven alapuló adattároló eszközöket, azzal lehetőség lenne az adatok sokkal hatékonyabb tárolására. További előnyt jelent, hogy előállítása relatíve egyszerű ipari körülmények között, köszönhetően a Berkeley Lab kutatói által kidolgozott eljárásnak. Jie Yao a kutatás egyik vezetője a következőképpen fogalmazott: „Nincs akadálya, hogy az ipar átvegye a megoldásunkat, ugyanis tömegtermelése nem jár nagy költségekkel”.

A spintronikai eszközök fejlesztésén túl hatalmas ugrást jelenthet az új anyag kvantumechanikai kutatásokban történő alkalmazása. A kvantumechanika a fizika azon ága, amely a világegyetem legapróbb alkotóelemeit, az atomnál is kisebb szubatomi részecskéket vizsgálja. Ebben a mérettartományban teljesen új, a hagyományos életben szerzett  tapasztalatokkal merőben szembemenő jelenségekkel lehet találkozni. Habár a terület vizsgálatában igencsak limitált lehetőségei vannak a kutatóknak, megértése alapvető fontosságú az univerzum működésének feltárásában. Ezért is bír nagy jelentőséggel a mágnes megalkotása, mivel ennek révén új eszköz került a fizikusok kezébe.

„A 2-D mágnes révén minden egyes atomhoz hozzáférhetünk a vizsgálat során, ezáltal megérthetjük hogy a kvantumfizika törvényei miképpen szabályozzák az egyes mágneses atomokat, és a közöttük lévő kölcsönhatásokat. Ha egy hagyományos mágnest használnánk, ahol a mágneses atomok nagy része mélyen el van temetve az anyagban, nem lehetne elvégezni ilyen jellegű kutatásokat”

– közölte Jie Yao.

Emellett a 2-D mágnes atomi szinten is különleges, ugyanis először válik vizsgálhatóvá miképpen is hatnak egymásra a kobalt atomok nagy távolságokon keresztül, egy komplex kétdimenziós hálózatban. Robert Birgeneau, a cikk társzerzője, az eredmény margójára csupán annyit közölt: „Az eredményeink még jobbak is, mint amire számítottunk, ami valóban izgalmas. A tudományban legtöbbször a kísérletek nagyon nagy kihívást jelenthetnek. De amikor végül rájössz valami újra, az egészen rendkívüli”.

(Kiemelt kép: Makrófelvétel mágnesessé tett vasporról. Fotó: Shutterstock)