@ 2017.06.09 , 11:00

二维磁体终于诞生啦!

自从2004年的石墨烯以来,出现了越来越多的二维材料,但这些材料都不带磁性。事实上,科学家们甚至不确定会不会有二维磁体,直到现在。

MIT的 Pablo Jarillo-Herrero 和华盛顿大学的徐晓冬(音译)在2016年相遇之前一直在分别研究着二维磁体,“这是一个原理性的问题,没有二维磁体的世界是不完整的”。他们刚刚在《自然》杂志上共同发表了单层三碘化铬可具有磁性。这种材料可制成数据储存介质和量子计算机。

为什么要用三碘化铬?因为这是一种有层叠结构的晶体,可以用“Scotch胶带法”分离各层:有黏性的胶带粘住材料表面的一层,然后撕下来;而且这种材料本身就有磁性。像冰箱磁贴一样,三碘化铬是一种铁磁体(依靠自身电子的定向旋转来创造一个永久磁场),也具有各向异性(电子垂直于材料平面旋转)。这些特性让两人猜测,三碘化铬在仅剩一层原子的情况下也会具有磁性。

二维磁体终于诞生啦!
credit: 原论文

Jarillo-Herrero的小组负责制备单层和多层的三碘化铬样品,而徐晓冬的实验室则用非常灵敏的磁强计来检验这些样品。实验结果相当有趣:单层三碘化铬在相对温暖的-228°C以下就开始出现磁性;双层三碘化铬没有磁性,而三层和四层的时候又会恢复。

除了他们两个,世界上还有其他人也在研究二维磁性材料。四月份报道过一种“铬-锗-锑“的超薄磁性晶体,但很可惜是多层结构。两个研究结果都很重要。在这之前,人类并没有一种通用的二维磁体制造方法。从70年代开始,科学家们就开始这类研究,但所有的成品都凹凸不平,而且不是真正二维的。

物理学家们希望能找到更实用的二维磁体,可以在室温下工作,而且不会被氧气破坏,最终制成消费者手中的电子产品。

Jarillo-Herrero 想把一层二维磁体和一层二维超导体叠在一起,看看会发生什么。磁体中的电子按同一方向旋转,超导体中则分布成相反的电子对。“是超导体会破坏磁性,还是铁磁体会破坏超导?发现这种二维磁体之前,这样的实验根本没法做啊。”

论文地址

本文译自 Nature,由译者 VC 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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