首個單原子厚二維磁體問世

7日出版的《自然》雜誌刊登了單原子厚二維（2D）材料方面取得的突破性成果：美國科學家利用三碘化鉻研製出首個真正的2D磁體。新磁體不僅能用於之前不可能完成的物理實驗，驗證磁學基本理論，還能用於研製新型數據存儲裝置和量子計算機。

新研究由麻省理工學院從事凝聚態物質研究的物理學家帕布羅·嘉瑞羅-埃雷羅與華盛頓大學光電子學研究人員徐曉東（音譯）合作完成。嘉瑞羅-埃雷羅團隊負責生成三碘化鉻晶體並剝離出單層和多層結構，徐曉東實驗室利用超靈敏磁強儀對這些層狀結構進行研究。

今年4月末曾有研究團隊發表論文稱，他們在鉻鍺碲超薄晶體中觀察到了磁性。但這種超薄晶體是多層結構，而只有單層結構材料保持磁性，才是真正的首個2D磁體。

在這項新實驗中，研究人員將三碘化鉻作為製作2D磁體的首選，在於其具有三個重要特性：首先，三碘化鉻晶體包含許多疊層，層級間好像「透明膠帶」一樣相互隔開，2D層狀結構容易獲得；其次，該化合物是一種鐵磁性材料，其內電子自旋方向整齊劃一，能像冰箱磁貼一樣產生永久磁性；最後，三碘化鉻還具有各向異性，這一特性使得其內電子一直沿著與晶體表面垂直的方向自旋。

他們因此推測，將三碘化鉻晶體剝離成單層原子後仍能保持磁性。磁強計檢測結果驗證了他們的推測——在比絕對零度（-273.15℃）高很多的-228℃下，單原子層三碘化鉻確實能保持磁性，真正的2D磁體終於問世。

利用2D磁體將可以開展前所未有的實驗，比如，將2D磁體與2D超導體層疊在一起，檢測到底是超導性會破壞磁性，還是磁性會破壞超導性，而這些實驗很有可能帶來重要的物理學新發現。另外，一旦實現在室溫下操作，這些2D磁體還能廣泛應用於電子產品中。

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