고유한 양자 물질로 초강력 소형 컴퓨터 구현 가능

컴퓨터에서 정보는 전자의 이동에 의해 반도체를 통해 전달되고 자성체에 전자스핀 방향으로 저장된다. 스핀트로닉스(spintronics, “spintronics”)라는 새로운 분야의 목표인 성능을 향상시키면서 장치를 축소하기 위해 연구원들은 양자 특성을 결합한 고유한 재료를 찾고 있습니다. 네이처 머티리얼즈(Nature Materials)에 기고한 컬럼비아 대학의 화학자 및 물리학자 팀은 크롬 황화물 브로마이드(CrSBr)라고 불리는 물질에서 전자 수송과 자기 사이의 강력한 연관성을 발견했습니다.

화학자 자비에 로이(Xavier Roy)의 연구실에서 만든 CrSBr은 소위 반 데르 발스(van der Waals) 결정으로, 얇은 원자 몇 개만 있는 적층 가능한 2D 층으로 다시 벗겨질 수 있습니다. 산소와 물에 의해 빠르게 파괴되는 관련 물질과 달리 CrSBr 결정은 주변 조건에서 안정적입니다. 이 결정은 또한 유지 자기 특성 -280F의 비교적 높은 온도에서 -450F로 냉각되는 값비싼 액체 헬륨이 필요하지 않으며,

2020년 컬럼비아에서 물리학 박사 학위를 취득한 Roy의 연구실에서 박사후 연구원인 Evan Telford는 워싱턴 대학의 Nathan Wilson과 Xiaodong Xu와 Columbia의 Xiaoyang Zhou가 말했습니다. 링크를 찾았습니다 자기와 CrSBr이 빛에 반응하는 방식 사이. 현재 작업에서 Telford는 이를 탐색하기 위한 노력을 주도했습니다. 전자 속성.

팀이 파일을 사용했습니다. 전기장 다양한 전자 밀도, 자기장 및 온도에 걸쳐 CrSBr 층을 연구하기 위해 다양한 매개변수를 수정하여 재료에서 다양한 효과를 생성할 수 있습니다. CrSBr의 전자 특성이 변경됨에 따라 자성도 변경되었습니다.

“반도체는 조정 가능한 전자 특성을 가지고 있습니다. 자석은 조정 가능한 스핀 구성을 가지고 있습니다. CrSBr에서는 이 두 핸들이 결합되어 있습니다.”라고 Roy는 말했습니다. “이는 CrSBr을 두 회사 모두에게 매력적으로 만듭니다. 기본 연구 그리고 잠재적인 스핀트로닉스 애플리케이션을 위해. “

Telford는 자기는 특히 물질의 크기가 작아질수록 직접 측정하기 어려운 특성이지만 저항이라는 매개변수로 전자가 어떻게 움직이는지를 측정하는 것은 쉽다고 설명했다. CrSBr에서 저항은 관찰할 수 없는 자기 상태에 대한 프록시 역할을 할 수 있습니다. Roy는 “이것은 매우 강력합니다. 특히 연구원들이 언젠가는 다음 분야에서 사용할 수 있는 2D 자석 칩을 구축하려고 정량적 통계 그리고 작은 공간에 엄청난 양의 데이터를 저장합니다.

Telford는 재료의 전자적 특성과 자기적 특성 사이의 연관성이 층의 불완전성 때문이라고 말했습니다. 팀에게는 운이 좋았습니다. “사람들은 일반적으로 가능한 가장 깨끗한 재료를 원합니다. 우리의 결정체에는 결함이 있지만, 결함이 없었다면 이러한 결합을 알아차리지 못했을 것입니다.”라고 그는 말했습니다.

여기에서 Roy의 연구실은 재료의 특성을 미세 조정하는 능력을 향상시키기 위해 의도적인 결함이 있는 박리 가능한 반 데르 발스 결정을 성장시키는 방법을 테스트하고 있습니다. 그들은 또한 서로 다른 요소 조합이 이러한 귀중한 골재 특성을 유지하면서 더 높은 온도에서 기능할 수 있는지 여부를 조사하고 있습니다.