科學家研究發現,化學元素釕可在室溫下成為第四種磁性單一元素

作者 | 發布日期 2018 年 06 月 02 日 10:13 | 分類 儲存設備 , 尖端科技 , 材料 follow us in feedly

一項新實驗研究表明,化學元素釕(Ru)是在室溫下(通常定義為 25℃)第 4 種具鐵磁性的單一元素,另外 3 種為大家耳熟能詳的鐵及鈷、鎳,其餘則為磁性元素的化合物或合金材料。這項發現將有機會改進電腦內存、感測器、自旋電子學領域及任何使用磁性材料設備的技術。



在所有元素中,能做為磁鐵本體的鐵磁性(Ferromagnetism)單一元素只有鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)3 種,人類於幾千年前就發現了第一個於室溫下具鐵磁性的元素鐵,之後再發現鈷、鎳;另有一種稀土元素釓(Gd,注音:ㄍㄚˊ )於室溫下為順磁性元素,必須在 19℃ 以下才具有自發性磁化的鐵磁性,即將一塊釓放入冰水中冷卻會吸附磁鐵,回溫後就會脫離。

但隨著薄膜製備技術在過去幾十年加速發展,控制晶格結構的能力大幅提升,一項由明尼蘇達大學物理學家 Patrick Quarterman 領導的團隊發表新研究,證明元素週期表中的第 44 位元素「釕(Ruthenium,化學符號 Ru)」能在超薄膜的幫助下強加鐵磁相,使其成為第 4 種於室溫中也具有自發鐵磁性的單一元素。

該團隊花了 2 年時間才找到實驗這種材料的正確方法,隨著論文發表,或許將引發其他科學家對更多著名元素進行磁性研究。

在資料存儲技術中,基於磁性的隨機存取記憶體(Random Access Memory,RAM)正在逐漸取代傳統磁儲存(Magnetic storage)裝置,研究人員指出,從應用角度來看,釕不只耐氧化,理論還預測其具有高度熱穩定性,這是電子元件發揚光大的重要條件。

磁性材料於日常生活中已有相當廣泛的應用,比如感測器、電動機、發電機、較新的自旋電子儲存技術等,據明尼蘇達大學聲明稿,包括英特爾(Intel)在內的多家半導體企業都同意這項發現將對半導體行業產生影響,想開發新技術就需要新材料,新發現或將帶來創新科技。

研究已發表在《Nature Communications》期刊。

(首圖來源:明尼蘇達大學