Da die Nachfrage nach mehr Datenspeicherung und schnelleren Computern steigt, entwickeln Forscher eine neue Generation von Materialien, um die Erwartungen der Verbraucher zu erfüllen.
„Wie können wir neue Materialien so gestalten, dass sie Daten mit geringerem Volumen, geringeren Kosten und geringerem Stromverbrauch speichern können?“ fragte Srinivasa Singamaneni, Ph.D., außerordentlicher Professor am Fachbereich Physik der University of Texas in El Paso
Die Antwort könnte in einem neuen Magnettyp liegen, der von Singamaneni- und UTEP-Physikern entdeckt wurde. Der Material wird beschrieben In npj 2D-Materialien und Anwendungen.
„Viele Forscher erforschen Quantenmagnete, um die Zukunft der Rechenleistung zu revolutionieren“, sagte Singamaneni. „Viele Werkzeuge verwenden herkömmliche Magnete – Laptops, Lautsprecher, Headsets, MRT-Scanner – und diese Magnete können eines Tages durch Quantenmagnete ersetzt werden.“
Singamaneni, der Hauptautor der neuen Studie, arbeitet seit 2021 an einer Klasse von Magneten, die als Van-der-Waals-Magnete bekannt sind. Die neuen 2D-Magnete – die eine Länge und Breite haben, aber nur eine Schicht dick sind – haben großes Potenzial in der Singamaneni sagte, dass sie aufgrund ihrer geringen Größe in der Computerwelt keine Rolle spielten.
Van-der-Waals-Magnete funktionierten jedoch bisher nur bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt.
Zusammen mit einem Team von Wissenschaftlern der Stanford University, der University of Edinburgh, des Los Alamos National Lab, des National Institute of Standards and Technology (NIST) und des Brookhaven National Lab hat Singamaneni herausgefunden, dass die Zugabe eines kostengünstigen organischen Materials – bekannt als Tetrabutylammonium – zwischen den Atomschichten des Magneten ermöglicht es dem Magneten, bei Temperaturen von bis zu 170 Grad Fahrenheit zu arbeiten.
„Van-der-Waals-Magnete haben aufgrund ihrer Temperaturbeschränkungen derzeit keine praktische Anwendung“, sagte Singamaneni. „Mein Ansatz ist einzigartig, weil wir gezeigt haben, dass eine einfache chemische Behandlung eines bestimmten Magneten die Grenzen des 2D-Magnetismus verschieben kann; dies könnte für die Branche ziemlich transformativ sein.“
Das Team hat das Potenzial des Magneten auf Laborebene demonstriert, plant jedoch, das Material weiter zu untersuchen und für den Einsatz in der Informatik zu perfektionieren.
Weitere Autoren der Studie sind der UTEP-Absolvent Hector Iturriaga, jetzt an der Stanford University; UTEP-Doktorand Luis M. Martinez und die UTEP-Wissenschaftler Sreeprasad Sreenivasan, Ph.D., und Mohamed Sanad, Ph.D.; Die NIST-Wissenschaftler Thuc Mai, Ph.D., Adam Biacchi, Ph.D. und Angela Hight Walker, Ph.D.; Die Wissenschaftler Mathias Augustin, Ph.D. und Elton Santos, Ph.D., von der University of Edinburgh; Yu Liu, Ph.D. vom Los Alamos National Lab; und Cedomir Petrovic, Ph.D., vom Brookhaven National Lab.
Mehr Informationen:
Hector Iturriaga et al., Magnetische Eigenschaften des interkalierten quasi-2D Fe3-xGeTe2 van der Waals-Magneten, npj 2D-Materialien und Anwendungen (2023). DOI: 10.1038/s41699-023-00417-w