據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)20日?qǐng)?bào)道，美國科學(xué)家在最新一期《自然·通訊》雜志上發(fā)表論文稱，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，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，美國能源部勞倫斯·伯克利國家實(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，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：“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)。”
