Исследователям из Китая удалось добиться ферромагнетизма в двухмерном наноматериале. Ферромагнитные свойства были привиты графитовому нитриду углерода путём введения в его структуру свободных водородных связей. Таким образом, создан материал для использования в спинтронных устройствах.
Спинтроника использует собственные спины электронов и связанные с ними заряды и магнитные моменты для создания твердотельных материалов, которые применяются для изготовления, в частности, носителей информации и датчиков. Как правило, применяющиеся для подобных задач материалы являются ферромагнетиками.
Теоретически, для создания таких материалов можно использовать слои вещества нанометровых масштабов, поскольку они демонстрируют внутриструктурное упорядочение спиновых состояний. Однако металлсодержащие двухмерные нанолисты обычно не могут обеспечить больших значений времени спиновой релаксации. В отличие от них, безметаллические нанолисты, у которых на спиновое состояние влияют только s- и p-электроны, обычно демонстрируют слабое спин-орбитальное взаимодействие и большое время релаксации, что делает их более пригодными для использования в спинтронике. Но и у них есть недостаток — у неметаллических материалов упорядочиваются отдельные спины, но отсутствуют упорядоченные спиновые структуры, что не позволяет им проявлять ферромагнитные свойства.
Решить проблему удалось сотрудникам Научно-технического университета Китая (г. Хэфэй провинции Аньхой). Работая с графитовым нитридом углерода, учёные обнаружили, что гидрирование этого графитоподобного вещества, состоящего из слоёв со связями C—N, приводит к формированию свободных водородных связей, которые придают структуре спиновое упорядочение.
Получившийся материал, как показали исследователи, проявляет устойчивые ферромагнитные свойства при комнатной температуре, которые к тому же могут регулироваться концентрацией водорода. Результаты работы открывают значительные перспективы для внедрения ферромагнетизма в двухмерные безметаллические наноматериалы. В дальнейшем авторы планируют сконцентрироваться на работах по индуцированию ферромагнитных свойств в другие двухмерные безметаллические материалы.
