Все магнитные материалы, как рассказывают учёные, состоят из особых областей, которые обычно называют доменами. Как правило, спины электронов в атомах в таких доменах повернуты в одну сторону, противоположную той, в какую направлены спины электронов в соседних доменах. Благодаря этому предметы из железа не обладают собственным магнитным полем, но могут намагничиваться, если поместить их во внешнее магнитное поле. Эти домены ведут себя как единое целое, "коллективно" меняя намагниченность при приложении электрического поля или других воздействиях, что не позволяет записывать информацию в спины электронов у отдельных атомов. По этой причине специалисты сегодня активно разрабатывают альтернативные подходы к хранению информации, так как магнитные системы хранения данных уже почти подошли к этому пределу.

Сюй и его коллеги заявляют, что эта проблема может быть решена при помощи принципиально новых магнитных материалов, имеющих абсолютно плоскую структуру. Им удалось создать несколько версий таких 2D-магнитов, используя простейшую технологию, которую первооткрыватели графена, Андрей Гейм и Константин Новосёлов, использовали для получения первых образцов этого "плоского углерода". Как рассказывает американский исследователь, учёные давно знают, что трийодид хрома (CrI3), соединение из трёх атомов йода и одного атома хрома, обладает интересными магнитными свойствами, которые могут в принципе сохраняться в плоских слоях этой соли.

Проблема заключалась в том, что у учёных не получалось синтезировать одиночный слой из молекул этого соединения. Более того, многие физики вообще сомневались в том, что CrI3 или любой другой магнитный материал сохранит свои свойства при превращении в двухмерную структуру.

Команда Сюя решила эту проблему и доказала, что этот материал сохранит свои магнитные свойства, используя тот же самый скотч, который был применён российско-британскими физиками для получения графена. Оторвав несколько полосок "плоского" трийодида хрома, учёные измерили их магнитные свойства и другие характеристики. Для этого физики намагнитили такую пластинку и подсветили её, наблюдая за тем, будет ли магнитное поле, "записанное" в этот аналог графена, влиять на поляризацию света.

Поляризация действительно менялась, что подтвердило, что двумерные магнитные материалы в самом деле могут существовать. Аналогичным образом учёные создали ещё один 2D-магнит, используя другое вещество – сплав хрома, германия и теллура.

Что интересно, трийодид хрома теряет свои необычные свойства в том случае, если оторвать не один, а сразу два слоя его молекул, но сохраняет их при наличии трёх и более слоёв. Почему так происходит, физики пока не знают, но планируют раскрыть эту загадку в ближайшее время, а также более детально изучить магнитные свойства нового 2D-материала.

С подробностями исследования можно ознакомиться в статье, опубликованной в журнале Nature.

Кстати, ранее был создан стабильный одноатомный магнит, который грозится произвести революцию в мире хранения информации.