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單原子厚二維磁鐵可在室溫下工作 有望應(yīng)用于存儲(chǔ)器等領(lǐng)域

科技日?qǐng)?bào) | 2021-07-27 13:57:55

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)20日?qǐng)?bào)道,美國(guó)科學(xué)家在最新一期《自然·通訊》雜志上發(fā)表論文稱(chēng),他們首次研制出一種單原子厚且能在室溫下工作的超薄磁體,有望應(yīng)用于下一代存儲(chǔ)器、計(jì)算機(jī)、自旋電子學(xué)以及量子物理等領(lǐng)域。

現(xiàn)有存儲(chǔ)設(shè)備的磁性部件通常由磁性薄膜制成,但在原子尺度上,這些磁性薄膜仍是三維的,有幾百到幾千個(gè)原子厚。幾十年來(lái),研究人員一直希望制造出更纖薄的二維磁鐵,從而實(shí)現(xiàn)更高密度的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

在最新研究中,美國(guó)能源部勞倫斯·伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家首先利用氧化石墨烯、鋅和鈷制造出混合溶液,隨后將其烘烤幾小時(shí),最后燒掉石墨烯,得到了被稱(chēng)為摻鈷范德華氧化鋅磁鐵的新型二維磁體。借助透射電子顯微鏡成像對(duì)原子進(jìn)行逐個(gè)分析后,研究人員證明最新材料僅單個(gè)原子厚。

研究人員稱(chēng),與以前的二維磁體在室溫或更高溫度下會(huì)失去磁性不同,這種新型二維磁體不僅能在室溫下工作,在100℃下也能工作,其獨(dú)特的機(jī)制要?dú)w功于氧化鋅中的自由電子。這些自由電子可以作為媒介,確保新二維器件中的磁性鈷原子繼續(xù)指向同一個(gè)方向,從而保持磁性。

他們表示,新磁鐵的厚度為一張紙的百萬(wàn)分之一,可以彎曲成幾乎任何形狀而不會(huì)斷裂,有望應(yīng)用于自旋電子學(xué)領(lǐng)域——這種新技術(shù)利用電子自旋的方向而非電子的電荷來(lái)編碼數(shù)據(jù)。此外,這種新材料首次揭示了鈷磁性原子如何通過(guò)復(fù)雜的二維網(wǎng)絡(luò)“遠(yuǎn)距離”相互作用,提供了一個(gè)探測(cè)量子世界的最佳平臺(tái)。

該研究資深作者、加州大學(xué)伯克利分校材料科學(xué)和工程學(xué)副教授姚杰(音譯)說(shuō):“這是科學(xué)家首次制造出能在室溫下保持化學(xué)穩(wěn)定性的二維磁鐵。這一發(fā)現(xiàn)令人興奮,因?yàn)樗粌H使二維磁性在室溫下成為可能,而且還揭示了實(shí)現(xiàn)二維磁性材料的一種新機(jī)制。工業(yè)界可以借助我們的方法和材料,以更低成本進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。”

標(biāo)簽: 物理學(xué)家 發(fā)表論文 磁性薄膜 二維磁體

  • 標(biāo)簽:物理學(xué)家,發(fā)表論文,磁性薄膜,二維磁體

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