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新研究發(fā)現(xiàn)：磁性石墨烯能在絕緣體和導(dǎo)體之間切換！

2019-05-10 17:17 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

研究人員發(fā)現(xiàn)，某些超薄磁性材料可以在高壓下從絕緣體切換到導(dǎo)體，這一現(xiàn)象可能會(huì)用于下一代電子產(chǎn)品和存儲(chǔ)設(shè)備的開發(fā)。由劍橋大學(xué)(University of Cambridge)領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)表示，他們發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)上的研究結(jié)果，將有助于理解這種有時(shí)被稱為磁性石墨烯的材料的電子和結(jié)構(gòu)特性之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，并可能代表一種制造二維材料的新方法。

磁性石墨烯，或鐵三硫代次磷酸鹽(FePS3)，是一種被稱為范德華材料的材料家族，首次合成是在20世紀(jì)60年代。然而在過去的十年中，研究人員開始用新的眼光看待FePS3。

博科園-科學(xué)科普：與碳的二維形態(tài)石墨烯類似，F(xiàn)ePS3可以剝離成超薄層，但與石墨烯不同，F(xiàn)ePS3具有磁性。電子固有磁性源的表達(dá)式稱為自旋，自旋使電子的行為有點(diǎn)像微小條形磁鐵，并指向特定的方向。電子自旋排列產(chǎn)生的磁性在大多數(shù)存儲(chǔ)設(shè)備中都有應(yīng)用，這對(duì)于開發(fā)自旋電子學(xué)等新技術(shù)非常重要，自旋電子學(xué)可能會(huì)改變計(jì)算機(jī)處理信息的方式。盡管石墨烯具有非凡的強(qiáng)度和導(dǎo)電性，但它不具有磁性這一事實(shí)限制了它在磁性存儲(chǔ)和自旋電子學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用，因此研究人員一直在尋找可以與石墨烯基器件結(jié)合的磁性材料。

在研究中，劍橋大學(xué)的研究人員在高壓下(大約100吉帕)將FePS3層壓在一起，發(fā)現(xiàn)它在絕緣體和導(dǎo)體之間切換，這種現(xiàn)象被稱為Mott躍遷。導(dǎo)電性也可以通過改變壓力來調(diào)節(jié)。這些材料特點(diǎn)是晶體結(jié)構(gòu)各平面之間的機(jī)械力很弱。在壓力作用下，平面被擠壓在一起，系統(tǒng)由三維向二維、由絕緣體向金屬逐步可控地推進(jìn)。研究人員還發(fā)現(xiàn)，即使在二維空間中，這種材料也能保持其磁性。論文的第一作者劍橋大學(xué)地球科學(xué)系和物理系的塞巴斯蒂安·海恩斯博士(Sebastian Haines)說：

由于波動(dòng)的不穩(wěn)定效應(yīng)，二維磁場(chǎng)幾乎違反了物理學(xué)定律，但在這種材料中，它似乎是正確的。這種材料價(jià)格低廉，無毒，易于合成，經(jīng)過進(jìn)一步的研究，可用于石墨烯基器件。繼續(xù)研究這些材料，以便對(duì)它們的性質(zhì)有一個(gè)堅(jiān)實(shí)的理論認(rèn)識(shí)，這種理解最終將支撐設(shè)備工程，但我們需要良好的實(shí)驗(yàn)線索，以便為該理論提供一個(gè)良好的起點(diǎn)。研究工作為生產(chǎn)具有可調(diào)諧和連接的電、磁和電子性能的二維材料指明了令人興奮的方向。