Nouvelle méthode pour déterminer l'énergie d'échange dans les matériaux 2D
Un travail de détective a permis de trouver une solution simple
Des chercheurs de l'université de Bâle ont cherché à mieux comprendre les propriétés ferromagnétiques des électrons dans le disulfure de molybdène, un semi-conducteur bidimensionnel. Ils ont découvert un moyen étonnamment simple de mesurer l'énergie nécessaire pour faire basculer le spin d'un électron.
Le ferromagnétisme est un phénomène physique important qui joue un rôle clé dans de nombreuses technologies. Il est bien connu que les métaux tels que le fer, le cobalt et le nickel sont magnétiques à température ambiante parce que leurs spins d'électrons sont alignés en parallèle.
Des chercheurs dirigés par le professeur Richard Warburton du département de physique et de l'Institut suisse des nanosciences de l'université de Bâle ont montré que le disulfure de molybdène présente également des propriétés ferromagnétiques dans certaines conditions. Lorsqu'il est soumis à de basses températures et à un champ magnétique externe, les spins électroniques de ce matériau pointent tous dans la même direction.
Dans leur dernière étude, publiée dans la revue Physical Review Letters, les chercheurs ont déterminé la quantité d'énergie nécessaire pour inverser le spin d'un électron individuel dans cet état ferromagnétique. Cette "énergie d'échange" est importante car elle décrit la stabilité du ferromagnétisme.
Le travail de détection a permis de trouver une solution simple
"Nous avons excité le disulfure de molybdène à l'aide d'un laser et analysé les lignes spectrales qu'il émettait", explique Nadine Leisgang, auteur principal de l'étude. Étant donné que chaque raie spectrale correspond à une longueur d'onde et à une énergie spécifiques, les chercheurs ont pu déterminer l'énergie d'échange en mesurant la séparation entre des raies spectrales spécifiques. Ils ont constaté que dans le disulfure de molybdène, cette énergie n'est qu'environ 10 fois plus petite que dans le fer, ce qui indique que le ferromagnétisme du matériau est très stable.
"Bien que la solution semble simple, il a fallu un travail de détective considérable pour répartir correctement les lignes spectrales", explique M. Warburton.
Matériaux bidimensionnels
Les matériaux bidimensionnels jouent un rôle clé dans la recherche sur les matériaux grâce à leurs propriétés physiques particulières, qui résultent d'effets mécaniques quantiques. Ils peuvent également être empilés pour former des "hétérostructures de van der Waals".
Dans l'exemple présenté dans cette étude, la couche de disulfure de molybdène est entourée de nitrure de bore hexagonal et de graphène. Ces couches sont maintenues ensemble par de faibles liaisons de van der Waals et présentent un intérêt dans les domaines de l'électronique et de l'optoélectronique en raison de leurs propriétés uniques. Il est essentiel de comprendre leurs propriétés électriques et optiques pour pouvoir les appliquer aux technologies futures.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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