Forskare har funnit att vissa ultratunna magnetiska material kan växla från isolator till ledare under högt tryck, ett fenomen som kan användas i utvecklingen av nästa generations elektronik och minneslagringsenheter.

Det internationella forskarteamet, ledd av University of Cambridge, säga att deras resultat, rapporteras i tidningen Fysiska granskningsbrev , kommer att hjälpa till att förstå det dynamiska förhållandet mellan materialets elektroniska och strukturella egenskaper, ibland kallad magnetisk grafen, och kan representera ett nytt sätt att producera tvådimensionella material.

Magnetisk grafen, eller järntitiohypofosfat (FePS ₃ ), är från en familj av material som kallas van der Waals material, och syntetiserades första gången på 1960 -talet. Under det senaste decenniet har dock forskare har börjat titta på FePS ₃ med fräscha ögon. Liknar grafen, en tvådimensionell form av kol, FePS ₃ kan exfolieras till ultratunna lager. Till skillnad från grafen är dock FePS ₃ är magnetisk.

Uttrycket för elektroners inneboende magnetismkälla kallas spin. Snurra får elektroner att bete sig lite som små stångmagneter och peka på ett visst sätt. Magnetism från arrangemanget av elektronspinn används i de flesta minnesenheter, och är viktigt för att utveckla ny teknik som spintronics, som kan förändra hur datorer behandlar information.

Trots grafens extraordinära styrka och konduktivitet, det faktum att det inte är magnetiskt begränsar dess tillämpning inom områden som magnetisk lagring och spintronik, och så har forskare letat efter magnetiska material som kan införlivas med grafenbaserade enheter.

För deras studier, Cambridge -forskarna pressade lager av FePS ₃ tillsammans under högt tryck (cirka 10 Gigapascal), de fann att det växlade mellan en isolator och ledare, ett fenomen som kallas en Mott -övergång. Konduktiviteten kan också justeras genom att trycket ändras.

Dessa material kännetecknas av svaga mekaniska krafter mellan planen i deras kristallstruktur. Under press, planen pressas ihop, gradvis och kontrollerbar, skjuter systemet från tre till två dimensioner, och från isolator till metall.

Forskarna fann också att även i två dimensioner, materialet behöll sin magnetism. "Magnetism i två dimensioner är nästan emot fysiklagarna på grund av den destabiliserande effekten av fluktuationer, men i detta material, det verkar vara sant, "säger Dr Sebastian Haines från Cambridge Department of Earth Sciences och Department of Physics, och tidningens första författare.

Materialen är billiga, giftfri och lätt att syntetisera, och med ytterligare forskning, kan införlivas i grafenbaserade enheter.

"Vi fortsätter att studera dessa material för att bygga en gedigen teoretisk förståelse för deras egenskaper, "sa Haines." Denna förståelse kommer så småningom att stödja konstruktionen av enheter, men vi behöver bra experimentella ledtrådar för att ge teorin en bra utgångspunkt. Vårt arbete pekar på en spännande riktning för att producera tvådimensionella material med avstämbar och sammanfogad elektrisk, magnetiska och elektroniska egenskaper. "