Учёные создали кристаллы с необычными магнитными свойствами

Учёные из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (МГУ) вместе с коллегами из других научных центров синтезировали кристаллы с особыми магнитными характеристиками — они подходят для использования в спинтронных устройствах.

Современные электронные устройства почти достигли предела миниатюризации и энергоэффективности, особенно это касается систем искусственного интеллекта. В качестве альтернативы учёные рассматривают спинтронные технологии: вместо работы с зарядами электронов они оперируют магнитными моментами атомов. Ключевая сложность — дефицит подходящих материалов с нужными свойствами в двумерной форме.

Команда разработала новую кристаллическую структуру на базе хлорида молибдена. Чтобы получить кристаллы, исследователи подвергли порошок молибдена воздействию газообразного хлора в нагретой закрытой ёмкости, а затем поместили материал в печь с градиентом температур — это помогло сформировать кристаллы нужной конфигурации. Дополнительно учёные создали варианты соединений, где часть атомов молибдена заменили на рений или ниобий, чтобы изучить влияние состава на магнетизм.

Опыты выявили интересные закономерности: чистый хлорид молибдена при охлаждении до –261 °C становится ферромагнитным — его атомные магнитные моменты выстраиваются в одном направлении. Если заменить молибден на рений, магнетизм ослабевает из-за разнонаправленности моментов, а в варианте с ниобием магнетизм вовсе исчезает. Это доказывает, что свойства материала можно регулировать — через структуру кристаллической решётки и химический состав.

По словам руководителя проекта Ольги Волковой, теперь важно добиться намагничивания при более высоких температурах — это откроет дорогу к практическому применению материала. В планах — эксперименты с другими компонентами, например вольфрамом, осмием и бромом. В работе участвовали специалисты СПбГУ, Университета штата Северная Каролина (США), Хуачжунского университета науки и технологии (Китай) и Университета Кёнхи (Республика Корея).

Источник: Российский научный фонд