Написано AZoNano [19459

С момента своего изобретения в 1930-х годах электронные микроскопы помогли ученым взглянуть на атомную структуру обычных материалов, таких как сталь, и даже экзотического графена. Но, несмотря на эти достижения, такие методы визуализации не могут точно отобразить трехмерную атомную структуру материалов в жидком растворе, таких как катализатор в водородном топливном элементе или электролиты в аккумуляторе вашего автомобиля.

В настоящее время исследователи из лаборатории Беркли в сотрудничестве с Институтом фундаментальных наук в Южной Корее, Университетом Монаш в Австралии и Калифорнийским университетом в Беркли разработали методику получения трехмерных изображений атомных масштабов наночастиц, падающих в жидкость между листами. графен, самый тонкий из возможных материалов. Их результаты были опубликованы 2 апреля в журнале Science .

Это захватывающий результат. Теперь мы можем измерять положение атомов в трех измерениях с точностью до шести раз меньше, чем у водорода, самого маленького атома ».

Питер Эрсиус, соавтор исследования, штатный сотрудник молекулярного литейного завода в лаборатории Беркли

В методе, названной 3D SINGLE (идентификация структуры наночастиц с помощью электронной микроскопии с графеновой жидкостью), используется один из самых мощных в мире микроскопов в лаборатории молекулярной литейной промышленности Berkeley Lab. Исследователи захватили тысячи изображений восьми наночастиц платины, «захваченных» жидкостью между двумя графеновыми листами – так называемое «окно графена»

.

Эти графеновые листы – каждый толщиной всего в один атом – «достаточно сильны, чтобы содержать крошечные карманы жидкости, необходимые для получения высококачественных изображений атомного расположения наночастиц», объяснил Эрциус.

Затем исследователи адаптировали компьютерные алгоритмы, изначально разработанные для биологических исследований, для объединения многих 2D-изображений в 3D-изображения с атомным разрешением.

Достижение, улучшающее технику, впервые представленную в 2015 году, является важной вехой для исследователей. «С 3D SINGLE мы можем определить, почему такие маленькие наночастицы являются более эффективными катализаторами, чем более крупные в топливных элементах и ​​водородных транспортных средствах», – сказал Эрциус.

Тонкая настройка магнитного вращения для более быстрых и малых устройств памяти

В отличие от магнитных материалов, используемых для изготовления типичного устройства памяти, антиферромагнетики не будут прилипать к вашему холодильнику. Это потому, что магнитные спины в антиферромагнетиках выровнены противоположно и взаимно компенсируют друг друга.

Ученые давно предполагают, что антиферромагнетики могут использоваться в качестве материалов для сверхбыстрой стабильной памяти. Но никто не мог понять, как манипулировать их намагничиванием для чтения и записи информации в устройстве памяти.

В настоящее время группа исследователей из лаборатории Беркли и Калифорнийского университета в Беркли, работающих в Центре новых путей квантовой когерентности в материалах, Исследовательском центре энергетических границ, финансируемом Министерством энергетики США, разработали антиферромагнитный переключатель для памяти компьютера и обработка заявок. Их результаты, опубликованные в журнале Nature Materials имеют значение для дальнейшего миниатюризации вычислительных устройств и персональной электроники без потери производительности.

Используя прибор с фокусированным ионным пучком в Молекулярном литейном цехе лаборатории Беркли, ученые под руководством Джеймса Аналитиса, преподавателя из Отдела материаловедения лаборатории Беркли и доцента и кафедры физики конденсированных сред Киттеля в Калифорнийском университете в Беркли, изготовили устройство из атомно тонкие листы дисульфида ниобия, дихалькогенид переходного металла (ТМД). Чтобы сформировать антиферромагнитную TMD, они синтезировали слои атомов железа между каждым листом дисульфида ниобия.

Соавторы исследования Нитьян Наир и Эран Манив обнаружили, что подача небольших импульсов электрического тока вращает спины антиферромагнетика, что, в свою очередь, переключает сопротивление материала с высокого на низкое.

К их удивлению, они также обнаружили, что «эти магнитные спины можно переворачивать или манипулировать с малыми приложенными токами, примерно в 100 раз меньшими, чем те, которые используются в любых других материалах с подобным откликом», – говорит Аналитис.

Затем исследователи планируют протестировать различные антиферромагнитные TMD в надежде идентифицировать систему, которая работает при комнатной температуре и, таким образом, далее развивать область электроники или спинтроники на основе спина, где информация переносится магнитным спином электронов.

Источник: https://www.lbl.gov/