چگونه آهنرباهای لایه نازک را تقویت کنیم؟
مهندس وب: پژوهشگران دانشگاه ایالتی فلوریدا روش تازه ای برای ایجاد نوع خاصی از مواد دو بعدی و افزایش خاصیت های مغناطیسی آن ارائه کرده اند.
به گزارش مهندس وب به نقل از ایسنا، مواد دو بعدی که تنها چند اتم ضخامت دارند، امکانات جالب توجهی را برای تکنولوژیهای جدید ارائه می دهند. این تیم تحقیقاتی روی لایه های نازک از جنس آهن، ژرمانیوم و تلوریم(FGT) متمرکز شد، آنها با کمک این ساختار موفق به ساخت آهنربای نانومقیاس شدند. این گروه با انجام عملیات شیمیایی، خواص مغناطیسی لایه نازک آهن، ژرمانیوم و تلوریم را تغییر داده بطوریکه به عملکرد هزار برابر بهتر از روش های رایج رسیدند.
به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، مایکل شاتروک، سرپرست این تیم و استاد پژوهشی گروه شیمی و بیوشیمی دانشگاه ایالتی فلوریدا می گوید: «مواد دو بعدی به سبب شیمی، فیزیک و کاربردهای بالقوه شان واقعاً جذاب هستند. ما به سوی توسعه دستگاه های الکترونیکی کارآمدتر حرکت می نماییم که انرژی کمتری مصرف می کنند، سبک تر، سریع تر و پاسخگوتر هستند. مواد دو بعدی بخش بزرگی از این معادله هستند، اما هنوز کارهای زیادی باید صورت گیرد تا آنها را بتوانیم در صنعت استفاده نمائیم. تحقیقات ما قسمتی از تلاش در این راه است.»
این مطالعه با لایه برداری فاز مایع شروع شد، روشی برای پردازش محلول که مقادیر زیادی نانوصفحات دوبعدی را از کریستال های لایه ای به وجود می آورد. این تیم تحقیقاتی متوجه شدند که شیمیدانان دیگر از این تکنیک برای ایجاد نیمه هادی های دو بعدی استفاده کردند، بدین سبب تصمیم گرفتند از آن برای مواد مغناطیسی بهره گیرند.
شیمیدانان می توانند میزان بیشتری از این مواد را با بهره گیری از لایه برداری فاز مایع در مقایسه با روش لایه برداری مکانیکی رایج تر، تولید کنند. پژوهشگران توانستند با بهره گیری از این تکنیک، ۱۰۰۰ برابر بیش از روش های لایه برداری مکانیکی سنتی، مواد دوبعدی ایجاد کنند.
مایکل شاتروک می افزاید: «این نخستین قدم بود و متوجه شدیم که این تکنیک بسیار کارآمد است. هنگامی که لایه برداری را انجام دادیم، فکر کردیم، خوب، لایه برداری این ساختارها آسان به نظر می آید. اگر با کمک مواد شیمیایی این نانوصفحات را لایه برداری نماییم چه می شود؟»
پروسه لایه برداری موفقیت آمیز آنها FGT کافی تولید کرد تا تحقیقات بیشتری در مورد شیمی این مواد انجام دهند. این تیم نانوصفحات FGT را با یک ترکیب آلی به نام ۷، ۷، ۸، ۸-تتراسیانوکینودیمتان(TCNQ) ترکیب کردند. این پروسه الکترون ها را از نانوصفحات FGT به مولکول های TCNQ منتقل کرد و در نتیجه ماده جدیدی به نام FGT-TCNQ به وجود آمد.
پیشرفت دیگر ایجاد یک آهنربای دائمی با توان مغناطیسی بالا رفته بود. در صورتیکه پیشرفته ترین آهنرباهای دائمی می توانند در مقابل میدان های مغناطیسی چندین تسلا مقاومت کنند، دستیابی به مقاومت مشابه در آهنرباهای دوبعدی مانند FGT بسیار چالش برانگیزتر است. پژوهشگران با لایه برداری کریستال های FGT به نانوصفحات، ماده ای با قدرت مغناطیسی حدود ۰٫۱ تسلا ایجاد کردند که هنوز برای خیلی از کاربردهای عملی کافی نیست. با این وجود، هنگامی که آنها TCNQ را به نانوصفحات FGT اضافه کردند، این توان مغناطیسی پنج برابر افزوده شد و به ۰٫۵ تسلا رسید. این نتایج فرصت های امیدوارکننده ای را جهت استفاده از آهن رباهای دوبعدی درحوزه هایی مانند ذخیره سازی داده، فیلتر چرخشی و محافظ الکترومغناطیسی باز می کند.
برخلاف آهنرباهای الکترومغناطیسی که برای تولید میدان مغناطیسی به الکتریسیته نیاز دارند، آهنرباهای دائمی به تنهایی میدان مغناطیسی پایدار ایجاد می کنند. این آهن رباها در خیلی از فناوری ها، همچون بلندگوها، توربین های بادی، تلفن های همراه، هارد دیسک ها و دستگاه های MRI، اجزای حیاتی هستند.
نتایج این پروژه در قالب مقاله ای با عنوان Opening the Hysteresis Loop in Ferromagnetic Fe۳GeTe۲ Nanosheets Through Functionalization with TCNQ Molecules در مجله Angewandte Chemie انتشار یافته است.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب