一、文章概述

具有內(nèi)在磁性的二維材料由于其在低功耗電子和自旋電子學中的潛在應用而受到廣泛關注。到目前為止，只有少數(shù)的本征磁性二維材料被報道。在這里，我們報告了通過層錯配工程實現(xiàn)二維V2C MXene納米片的本征鐵磁行為。在室溫下，經(jīng)過小角度扭轉(zhuǎn)的V2C MXene納米片具有穩(wěn)定的固有鐵磁響應，飽和磁矩為0.013 emu/g。通過x射線吸收光譜、電子順磁共振(EPR)和光電子能譜分析對其進行了深入研究。結果表明，層間對稱斷裂扭轉(zhuǎn)降低了v3d態(tài)的簡并和van Hove奇點。這導致了費米能級附近的電子態(tài)密度的重新分布，并因此激活了斯通納鐵磁與改進的流動電子密度d。這項工作突出了V2C MXene作為本征室溫鐵磁材料在自旋電子學或基于自旋的電子學方面的潛在應用前景。

二、圖文導讀

圖1所示.(a) V2C MXene超薄納米片制備原理圖。(b)非扭曲ML V2C MXene的SEM圖像。(c)非扭曲ML V2C MXene的TEM圖像。插圖為非扭曲ML V2C MXene的HRTEM截面圖像。(d) (c)中環(huán)繞區(qū)域的SAED圖形。(e) V2C MXene納米片的AFM圖像。(f) V2C MXene納米片的TEM圖像(插圖為截面TEM圖像)。(g) V2C MXene納米片的HRTEM圖像。

圖2.(a)從插圖中的納米片區(qū)域中選擇V2C MXene納米片的SAED圖像。(i) V2C MXene納米片的角度分布直方圖。(j, k)從(f)中選取同一位置不同焦平面的HRTEM圖像。(l) (j)與(k)合并圖像。

圖3.(a) 300k下非扭曲的ML V2C MXene和扭曲的V2C MXene納米片的磁滯回線。(b)非扭曲ML V2C MXene和(c)扭曲V2C MXene納米片的ZFC和FC磁化強度與溫度的關系。

圖4.(a)非扭曲的ML V2C MXene和扭曲的V2C MXene納米片的實驗V k邊XANES光譜。(b)兩種模型結構的V k邊XANES譜模擬:正常堆疊的V2C MXene納米薄片(左)和扭曲的V2C MXene納米薄片(右)。(c)非扭曲ML V2C MXene和扭曲V2C MXene納米片的V L2、3邊XANES和(d) EPR譜。

圖5.(a)不旋轉(zhuǎn)和有旋轉(zhuǎn)的V2C MXene納米薄片示意圖，以及扭曲的V2C MXene納米薄片中相應的布里ouin區(qū)旋轉(zhuǎn)。(b, c)扭曲V2C MXene納米片能帶結構表征。(d)非扭曲的ML V2C MXene(橙色線)和扭曲的V2C MXene(紫色線)納米片的UPS光譜。

三、全文總結

綜上所述，我們擴展了MXene家族在自旋電子學中的應用，采用高剪切剝離法成功合成了室溫下磁性為0.013 emu/g的扭曲V2C MXene納米片。對V2C MXene納米片的結構、電子和磁性的詳細研究表明，V2C MXene納米片的強鐵磁性來自于小角度扭曲引起的費米能級附近出現(xiàn)的顯著的d態(tài)密度。在費米能級上增加的態(tài)密度滿足斯托納準則，激活了室溫鐵磁性。這表明扭轉(zhuǎn)化學可能為材料科學的發(fā)展開辟了一個新的視野。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1021/acsami.1c07906

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