《自然》物理学家首次制作出二维磁体

2025年07月28日 阅读量:278

元素百科介绍物理学家首次制作二维磁体。自2004年发现石墨以来,二维材料的数量呈爆炸性增长。然而,单原子半导体、绝缘体和超导体组缺少一个成员:磁体。事实上,在此之前,物理学家是否能实现二维磁体。

在最近发表在自然文章中的文章中,研究人员报告了第一个真正的二维磁体,它是由一种叫做三氧化铬的化合物制成的。该发现最终将带来新的数据存储设备,并促进量子计算机设计。现在,二维磁体允许物理学家进行以前不可能的实验,并验证基本的磁性理论。

美国麻省理工学院凝聚态物理学家Pablo Jarillo-西雅图华盛顿大学的Herrero和Xiaodong Xu在2016年见面前一直在寻找二维磁体。他们决定携手研究。“这是一个原则问题,有一大块缺失。”Jarillo-Herrero说。

Xu和Jarillo-Herrero选择使用三氧化铬进行研究,这是一种晶体积累的薄片,可以通过“透明胶带法”分离:一种将粘性胶带剥落到较薄层以制造二维材料的方法。它们也被这种化学物质的磁性特性所吸引。

像冰箱磁铁一样,三氧化铬是一种磁性物质,因为电子旋转可以产生永久磁场。三氧化铬还具有各向异性(不均匀性),这意味着它的电子旋转方向倾向于垂直于晶体表面。Xu和Jarllo-Herrero认为,三氧化铬在剥落到单层原子时可以保留其雌性特征。这是其他二维材料所没有的。

该团队发现,单原子层三氧化铬不仅具有磁性,而且在相对较高的温度下仍存在:228℃。他们还发现,两层三氧化铬材料堆叠在一起没有磁性,并在添加另一层材料后再次获得磁性。如果添加到第四层,这种材料仍然是磁性的,但还有其他特性,研究人员说他们正在进一步研究它。

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