首個單原子厚二維磁體問世
7日出版的《自然》雜志刊登了單原子厚二維(2D)材料方面取得的突破性成果:美國科學(xué)家利用三碘化鉻研制出首個真正的2D磁體。新磁體不僅能用于之前不可能完成的物理實驗,驗證磁學(xué)基本理論,還能用于研制新型數(shù)據(jù)存儲裝置和量子計算機(jī)。
新研究由麻省理工學(xué)院從事凝聚態(tài)物質(zhì)研究的物理學(xué)家帕布羅·嘉瑞羅-埃雷羅與華盛頓大學(xué)光電子學(xué)研究人員徐曉東(音譯)合作完成。嘉瑞羅-埃雷羅團(tuán)隊負(fù)責(zé)生成三碘化鉻晶體并剝離出單層和多層結(jié)構(gòu),徐曉東實驗室利用超靈敏磁強(qiáng)儀對這些層狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。 今年4月末曾有研究團(tuán)隊發(fā)表論文稱,他們在鉻鍺碲超薄晶體中觀察到了磁性。但這種超薄晶體是多層結(jié)構(gòu),而只有單層結(jié)構(gòu)材料保持磁性,才是真正的首個2D磁體。 在這項新實驗中,研究人員將三碘化鉻作為制作2D磁體的首選,在于其具有三個重要特性:首先,三碘化鉻晶體包含許多疊層,層級間好像“透明膠帶”一樣相互隔開,2D層狀結(jié)構(gòu)容易獲得;其次,該化合物是一種鐵磁性材料,其內(nèi)電子自旋方向整齊劃一,能像冰箱磁貼一樣產(chǎn)生永久磁性;最后,三碘化鉻還具有各向異性,這一特性使得其內(nèi)電子一直沿著與晶體表面垂直的方向自旋。 他們因此推測,將三碘化鉻晶體剝離成單層原子后仍能保持磁性。磁強(qiáng)計檢測結(jié)果驗證了他們的推測——在比絕對零度(-273.15℃)高很多的-228℃下,單原子層三碘化鉻確實能保持磁性,真正的2D磁體終于問世。 利用2D磁體將可以開展前所未有的實驗,比如,將2D磁體與2D超導(dǎo)體層疊在一起,檢測到底是超導(dǎo)性會破壞磁性,還是磁性會破壞超導(dǎo)性,而這些實驗很有可能帶來重要的物理學(xué)新發(fā)現(xiàn)。另外,一旦實現(xiàn)在室溫下操作,這些2D磁體還能廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品中。 |