物理學(xué)家首次制作出二維磁體

圖片來源：Alfred Pasieka Getty Images

這一突破將走向更好的數(shù)據(jù)儲存設(shè)備和量子計算機。

從2004年發(fā)現(xiàn)石墨之后，二維材料的數(shù)量就呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長。然而，這個單原子半導(dǎo)體、絕緣體和超導(dǎo)體群體卻缺少了一個成員：磁體。實際上，在此之前，物理學(xué)家并能否實現(xiàn)二維磁體。

在近日發(fā)表于《自然》的文章中，研究人員報告了首個真正意義上的二維磁體，它由一種叫作三碘化鉻的化合物制作而成。此次發(fā)現(xiàn)最終將會帶來新的數(shù)據(jù)儲存設(shè)備，并推動量子計算機設(shè)計。現(xiàn)在，二維磁體可以讓物理學(xué)家進行此前不可能開展的實驗，并驗證基礎(chǔ)的磁性理論。

美國麻省理工學(xué)院凝聚態(tài)物理學(xué)家Pablo Jarillo-Herrero和西雅圖華盛頓大學(xué)的Xiaodong Xu在2016年碰面之前一直在分別尋找二維磁體。他們決定攜手研究。“這是個原理性問題，有一大塊存在缺失。”Jarillo-Herrero說。

Xu和Jarillo-Herrero選擇用三碘化鉻進行研究，這是一種晶體堆積的薄片，可以用“透明膠帶法”被分開：用黏性膠帶剝至更薄層以制作二維材料的一種方法。他們同時被這種化學(xué)物質(zhì)的磁性特征所吸引。

像冰箱磁鐵一樣，三碘化鉻是一種磁性物質(zhì)——由于電子自旋能夠產(chǎn)生永久性磁場的一種材料。三碘化鉻還具有各向異性（非均質(zhì)性），這意味著其電子旋轉(zhuǎn)方向存在傾向性，在這種情況下垂直于晶體面。這些基本特征讓Xu和Jarillo-Herrero認為，三碘化鉻在剝落到單層原子時能夠保留其雌性特征。這是其他二維材料不具備的特征。

該團隊發(fā)現(xiàn)，單原子層三碘化鉻不僅具備磁性，而且這種特性在溫度相對較高情況下依然存在：228℃。他們還發(fā)現(xiàn)，兩層三碘化鉻材料堆疊在一起沒有磁性，而再加入另一層材料之后變重新獲得磁性。如果加上第四層之后，這種材料依然具有磁性，但卻具備了其他的特征，研究人員表示，他們正在對此做進一步研究。

（來源：科學(xué)網(wǎng)馮維維）