@ 2017.06.09 , 11:00
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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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TOTAL COMMENTS: 32+1

  1. 温水配白饭
    @11 months ago
    3472694

    看了看,不懂

  2. 3472695

    有一层原子也是有厚度啊,有厚度怎么能说成是二维

  3. 3472698

    我是小白,想问一下原子本身是三维的还是二维的?

  4. 3472699

    @探员L: 二维是指其原子排布均在一个平面上扩展。 (因此只需二维坐标即可描述该系统的位置状态)

  5. 3472701

    相对温暖的-228°C以下…..感觉距离民用至少还有50年啊

  6. 3472704

    @XFWS: 你这个说法也是有三个维坐标的,只不过是一个维度是恒定的,只是变量只有其他两个维度,真正的二维并没有第三维的描述量。

  7. 淡定的方块
    @11 months ago
    3472708

    在材料领域这样就可以算二维了。

  8. o啊熊o
    @11 months ago
    3472710

    看了评论 感觉我好文盲啊

  9. 来看看
    @11 months ago
    3472720

    这不是真二维。其实就是单层原子结构材料有没有磁性。

  10. 九尾老鼠34
    @11 months ago
    3472722

    每个字都看得懂

  11. 3472728

    @探员L: 就算一个二维世界处在三维世界中,也必然有一个三维坐标,但是你不能说这个二维世界是三维的,对吧?

  12. 3472742

    可以实现哈利波特式鲍汁吗?

  13. 3472743

    可以实现哈利波特式报纸吗?

  14. 3472754

    @Delta: 并不是,二维是指平面上的内容,并不是包含其载体,例如你在纸上画了画,二维只是描述上面的画,包括纸以及笔墨都是三维的内容,二维是没有厚度的,三维世界上面是没有单独的二维存在。

  15. 3472756

    原来透明胶带就是二向箔。

  16. 什么鬼ID
    @11 months ago
    3472760

    他说的二维是指共平面吧,不是指二维空间

  17. 名字太长
    @11 months ago
    3472761

    现代科学和古代宗教没有区别,都是对自然界未知事件进行猜测,一样没法道自己猜得对不对。

  18. 3472785

    徐晓东终于干了点正经事

  19. 3472798

    脱离物质世界,只讲数学上的维度,还有物理意义吗?在分子层级,已把原子都铺成单层了,这已是极限。不得了!

  20. 俱舍莲帝
    @11 months ago
    3472817

    2维平面也是会像纸一样翻卷的哦~

    是不是更哲学啦?

  21. 3472847

    @探员L: @来看看:
    这里的“二维”不是指数学上的二维,是指实际技术上的二维。对于现在的大多数技术的分辨率来说,一层原子的厚度约等于没有东西。不能读死书啊朋友
    @lan:
    “大学物理/化学”水平的理解是:在电子尺度来看,原子是三维的;从分子尺度来看,原子是零维的。

  22. 3472851

    最后的那个实验构思想想都烧脑。

  23. sarcophile
    @11 months ago
    3472855

    较什么真啊,就像人工智能和无人机一样,知道意思就行了呗

  24. 3472909

    @VC: 如果是按你这么说的话直接说成是单层就没有任何问题了,严谨是很重要的科学素质,既然技术上的二维跟二维的定义不一样就不能叫成二维,明明可以用单层可以说明清楚非要用不合适的二维来形容我觉得这是有违严谨的。

  25. 3472979

    @探员L: 对于纳米材料,维度指的就是尺度大于100纳米的维度,比如零维的量子点,一维的碳纳米管,二维的石墨烯。不能用数学的理解去直接套啊…

  26. 3473018

    @Delta: 当你能够在三维中描述二维的位置,它就已经不是二维了

  27. 薛定喵的谔
    @11 months ago
    3473031

    老婆有望

  28. 3473308

    @VC: 就是数学上的二维,当可以用二维方程描述的时候,称这个东西是二维的。

  29. 我看见你们了
    @11 months ago
    3473437

    @Spector: 角度刁钻

  30. 3473575

    仰望大佬的讨论。

  31. 3473610

    LS们,别和那个探员L讨论了,他只是看不懂文章但又不想表达表达意见而已,于是挑了这么一个钻牛角尖的问题,@探员L,你听说过粒子系统吗?

  32. 3473852

    不想说什么了

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