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    具二維亞鐵磁性石墨烯系統首次合成

    2022年12月21日 09:42:45 來源:科技日報 作者:

      俄羅斯圣彼得堡國立大學的科學家與外國同事合作,在世界上首次在石墨烯中創造出二維亞鐵磁性,所獲得的石墨烯的磁性狀態為新的電子學方法奠定了基礎,有望開發出不使用硅的替代技術設備,提高能源效率和速度。

      石墨烯是碳的二維改性形式,是當今所有可用的二維材料中最輕、最堅固的,而且具有高導電性。2018年,圣彼得堡國立大學的研究人員與托木斯克州立大學、德國和西班牙的科學家一起,首次對石墨烯進行了修飾,并賦予了它鈷和金的特性,即磁性和自旋軌道相互作用(在石墨烯中的運動電子與其自身磁矩之間)。當與鈷和金相互作用時,石墨烯不僅保留了自身的獨特性質,而且部分具有了這些金屬的特性。

      作為新研究的成果,研究團隊合成了一個具有亞鐵磁性狀態的石墨烯系統。這是一種獨特的狀態,在這種狀態下物質在沒有外部磁場的情況下具有磁化作用。他們使用了與之前類似的基底,該基底由一層薄薄的鈷和表面的一種金合金制成。

      在表面合金化過程中,位錯環在石墨烯作用下形成。這些環是鈷原子密度較低的三角形區域,金原子更靠近這些區域。此前,人們知道單層石墨烯只能以均勻的方式完全磁化。然而,新研究表明,通過與基底結構缺陷的選擇性相互作用,可以控制單個亞晶格的原子的磁化強度。

      “這是一個重大發現,因為所有的電子設備都使用電荷,并在電流流動時產生熱量。我們的研究最終將允許信息以自旋電流的形式傳輸。這是新一代電子產品,一種根本不同的邏輯,以及一種降低功耗和提高信息傳輸速度的技術開發新方法!笔ケ说帽⒋髮W納米系統電子和自旋結構實驗室首席副研究員阿爾特姆·雷布金解釋說。

      此次合成的石墨烯的一個重要特征,就是強烈的自旋軌道相互作用,這種加強可以通過石墨烯下金原子的存在來解釋。在磁性和自旋軌道相互作用參數的一定比例下,石墨烯有可能從熟悉的狀態轉變為一種新的拓撲狀態。

      研究結果發表在最近的《物理評論快報》上。

    [編輯: 王姝]
    (本文來源:科技日報)
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