Australiska forskare och deras kollegor från Ryssland och Kina har visat att det är möjligt att studera de magnetiska egenskaperna hos ultratunna material direkt, via en ny mikroskopiteknik som öppnar dörren till upptäckten av fler tvådimensionella (2-D) magnetiska material, med alla möjliga möjliga tillämpningar.

Publicerad i tidskriften Avancerade material , fynden är betydelsefulla eftersom nuvarande tekniker som används för att karakterisera normala (tredimensionella) magneter inte fungerar på 2D-material som grafen på grund av deras extremt lilla storlek - några atomtjocka.

"Hittills har det inte funnits något sätt att säga exakt hur starkt magnetiskt ett 2D-material var, " sa Dr Jean-Philippe Tetienne från University of Melbourne School of Physics och Center for Quantum Computation and Communication Technology.

"Det är, om du skulle placera 2D-materialet på din kylskåpsdörr som en vanlig kylskåpsmagnet, hur starkt det fastnar på det. Detta är den viktigaste egenskapen hos en magnet."

För att komma till rätta med problemet, laget, ledd av professor Lloyd Hollenberg, använde ett widefield-kvävevakansmikroskop, ett verktyg som de nyligen utvecklat som har den nödvändiga känsligheten och rumsliga upplösningen för att mäta styrkan hos 2D-material.

"I huvudsak, Tekniken fungerar genom att ta med små magnetiska sensorer (så kallade kvävevakanscenter, som är atomdefekter i en diamantbit) extremt nära 2D-materialet för att känna av dess magnetfält, " förklarade professor Hollenberg.

För att testa tekniken, forskarna valde att studera vanadintrijodid (VI3) eftersom stora 3D-bitar av VI3 redan var kända för att vara starkt magnetiska.

Med hjälp av deras speciella mikroskop, de har nu visat att 2-D-ark av VI3 också är magnetiska men ungefär dubbelt så svaga som i 3-D-formen. Med andra ord, det skulle vara dubbelt så enkelt att få bort dem från kylskåpets dörr.

"Det här var lite av en överraskning, och vi försöker för närvarande förstå varför magnetiseringen är svagare i 2-D, vilket kommer att vara viktigt för applikationer, " sa Dr Tetienne.

Professor Artem Oganov vid Skolkovo Institute of Science and Technology i Moskva (Skoltech) sa att fynden har potential att utlösa ny teknik.

"För bara några år sedan forskare tvivlade på att tvådimensionella magneter överhuvudtaget är möjliga. Med upptäckten av tvådimensionell ferromagnetisk VI3, en ny spännande materialklass uppstod. Nya materialklasser innebär alltid att ny teknik kommer att dyka upp, både för att studera sådana material och utnyttja deras egenskaper."

Det internationella teamet planerar nu att använda sitt mikroskop för att studera andra 2-D magnetiska material såväl som mer komplexa strukturer, inklusive de som förväntas spela en nyckelroll i framtidens energieffektiva elektronik.