Bahan semikonduktor dua dimensi molibdenum disulfida diisi dengan elektron (bola merah). Interaksi elektron-elektron menyebabkan spin semua elektron (panah merah) sejajar dalam arah yang sama. Energi pertukaran yang dibutuhkan untuk membalik spin elektron tunggal dalam keadaan feromagnetik dapat ditentukan oleh pemisahan antara dua garis spektrum tertentu. Kredit: N. Leisgang, Universitas Harvard, sebelumnya Departemen Fisika, Universitas Basel/Scixel
Sebuah penelitian telah memperluas cakupan bahan feromagnetik untuk mencakup molibdenum disulfida, yang menunjukkan bahwa bahan tersebut dapat menunjukkan sifat yang mirip dengan besi dalam kondisi tertentu. Ini termasuk mengukur energi yang dibutuhkan untuk memodifikasi putaran elektronnya, yang menyoroti potensi stabilitas dan kegunaannya.
Feromagnetisme merupakan fenomena fisik penting yang memegang peranan penting dalam banyak teknologi. Sudah diketahui secara luas bahwa logam seperti besi, kobalt, dan nikel bersifat magnetis pada suhu ruangan karena putaran elektronnya sejajar — dan hanya pada suhu yang sangat tinggi bahan-bahan ini kehilangan sifat magnetisnya.
Menemukan Sifat Feromagnetik Baru
Para peneliti yang dipimpin oleh Profesor Richard Warburton dari Departemen Fisika dan Institut Nanosains Swiss di Universitas Basel telah menunjukkan bahwa molibdenum disulfida juga menunjukkan sifat feromagnetik dalam kondisi tertentu. Ketika terkena suhu rendah dan medan magnet eksternal, elektron berputar dalam material ini dan semuanya mengarah ke arah yang sama.
Dalam studi terbaru mereka yang diterbitkan dalam jurnal Surat Ulasan Fisikpara peneliti menentukan berapa banyak energi yang dibutuhkan untuk membalik spin elektron individual dalam keadaan feromagnetik ini. “Energi pertukaran” ini penting karena menggambarkan stabilitas feromagnetisme.
Pekerjaan Detektif Menghasilkan Solusi Sederhana
“Kami mengeksitasi molibdenum disulfida menggunakan laser dan menganalisis garis spektrum yang dipancarkannya,” jelas Dr. Nadine Leisgang, penulis utama penelitian tersebut. Mengingat bahwa setiap garis spektrum berhubungan dengan panjang gelombang dan energi tertentu, para peneliti dapat menentukan energi pertukaran dengan mengukur jarak antara garis spektrum tertentu. Mereka menemukan bahwa dalam molibdenum disulfida, energi ini hanya sekitar 10 kali lebih kecil daripada dalam besi — yang menunjukkan bahwa feromagnetisme material tersebut sangat stabil.
“Meskipun solusinya tampak sederhana, dibutuhkan kerja detektif yang cukup besar untuk mengalokasikan garis spektrum dengan benar,” kata Warburton.
Material 2D dalam Teknologi Modern
Material dua dimensi memainkan peran penting dalam penelitian material berkat sifat fisiknya yang khusus, yang merupakan hasil efek mekanika kuantum. Material dua dimensi juga dapat ditumpuk untuk membentuk “heterostruktur van der Waals.”
Dalam contoh yang terlihat dalam penelitian ini, lapisan molibdenum disulfida dikelilingi oleh boron nitrida heksagonal dan grafenaLapisan-lapisan ini disatukan oleh ikatan van der Waals yang lemah dan menarik perhatian di bidang elektronik dan optoelektronik berkat sifat-sifatnya yang unik. Memahami sifat-sifat listrik dan optiknya sangat penting untuk menerapkannya pada teknologi masa depan.
Referensi: “Energi Pertukaran Keadaan Dasar Elektronik Feromagnetik dalam Semikonduktor Monolayer” oleh Nadine Leisgang, Dmitry Miserev, Hinrich Mattiat, Lukas Schneider, Lukas Sponfeldner, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Martino Poggio dan Richard J. Warburton, 8 Juli 2024, Surat Ulasan Fisik.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.026501
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
