Les chercheurs ont découvert que certains matériaux magnétiques ultra-minces peuvent passer d'isolant à conducteur sous haute pression, un phénomène qui pourrait être utilisé dans le développement de dispositifs électroniques et de stockage de mémoire de nouvelle génération.

L'équipe internationale de chercheurs, dirigé par l'Université de Cambridge, dire que leurs résultats, rapporté dans le journal Lettres d'examen physique , aidera à comprendre la relation dynamique entre les propriétés électroniques et structurelles du matériau, parfois appelé graphène magnétique, et peut représenter une nouvelle façon de produire des matériaux bidimensionnels.

Graphène magnétique, ou trithiohypophosphate de fer (FePS 3 ), fait partie d'une famille de matériaux appelés matériaux van der Waals, et a été synthétisé pour la première fois dans les années 1960. Au cours de la dernière décennie, cependant, les chercheurs ont commencé à étudier le FePS 3 avec des yeux neufs. Semblable au graphène, une forme bidimensionnelle de carbone, FePS 3 peut être exfolié en couches ultra-fines. Contrairement au graphène cependant, FePS 3 est magnétique.

L'expression de la source intrinsèque de magnétisme des électrons est connue sous le nom de spin. La rotation fait que les électrons se comportent un peu comme de minuscules barres magnétiques et pointent d'une certaine manière. Le magnétisme de l'arrangement des spins des électrons est utilisé dans la plupart des dispositifs de mémoire, et est important pour le développement de nouvelles technologies telles que la spintronique, qui pourrait transformer la façon dont les ordinateurs traitent l'information.

Malgré la force et la conductivité extraordinaires du graphène, le fait qu'il ne soit pas magnétique limite son application dans des domaines tels que le stockage magnétique et la spintronique, et les chercheurs ont donc recherché des matériaux magnétiques qui pourraient être incorporés avec des dispositifs à base de graphène.

Pour leur étude, les chercheurs de Cambridge ont écrasé des couches de FePS 3 ensemble sous haute pression (environ 10 Gigapascals), ils ont découvert qu'il basculait entre un isolant et un conducteur, un phénomène connu sous le nom de transition de Mott. La conductivité peut également être ajustée en changeant la pression.

Ces matériaux sont caractérisés par de faibles forces mécaniques entre les plans de leur structure cristalline. Sous pression, les avions sont pressés ensemble, poussant progressivement et contrôlable le système de trois à deux dimensions, et de l'isolant au métal.

Les chercheurs ont également découvert que même dans deux dimensions, le matériau a conservé son magnétisme. "Le magnétisme en deux dimensions est presque contre les lois de la physique en raison de l'effet déstabilisant des fluctuations, mais dans ce matériau, ça a l'air d'être vrai, " a déclaré le Dr Sebastian Haines du Département des sciences de la Terre et du Département de physique de Cambridge, et le premier auteur de l'article.

Les matériaux sont bon marché, non toxique et facile à synthétiser, et avec d'autres recherches, pourraient être incorporés dans des dispositifs à base de graphène.

« Nous poursuivons l'étude de ces matériaux afin de construire une solide compréhension théorique de leurs propriétés, " a déclaré Haines. " Cette compréhension finira par sous-tendre l'ingénierie des appareils, mais nous avons besoin de bons indices expérimentaux pour donner à la théorie un bon point de départ. Notre travail indique une direction passionnante pour la production de matériaux bidimensionnels avec des composants électriques réglables et conjoints, propriétés magnétiques et électroniques."