二維磁體終於誕生啦！

自從2004年的石墨烯以來，出現了越來越多的二維材料，但這些材料都不帶磁性。事實上，科學家們甚至不確定會不會有二維磁體，直到現在。

MIT的 Pablo Jarillo-Herrero 和華盛頓大學的徐曉冬(音譯)在2016年相遇之前一直在分別研究著二維磁體，「這是一個原理性的問題，沒有二維磁體的世界是不完整的」。他們剛剛在《自然》雜誌上共同發表了單層三碘化鉻可具有磁性。這種材料可製成數據儲存介質和量子計算機。

為什麼要用三碘化鉻？因為這是一種有層疊結構的晶體，可以用「Scotch膠帶法」分離各層：有黏性的膠帶粘住材料表面的一層，然後撕下來；而且這種材料本身就有磁性。像冰箱磁貼一樣，三碘化鉻是一種鐵磁體(依靠自身電子的定向旋轉來創造一個永久磁場)，也具有各向異性(電子垂直於材料平面旋轉)。這些特性讓兩人猜測，三碘化鉻在僅剩一層原子的情況下也會具有磁性。

credit: 原論文

Jarillo-Herrero的小組負責製備單層和多層的三碘化鉻樣品，而徐曉冬的實驗室則用非常靈敏的磁強計來檢驗這些樣品。實驗結果相當有趣：單層三碘化鉻在相對溫暖的-228°C以下就開始出現磁性；雙層三碘化鉻沒有磁性，而三層和四層的時候又會恢復。

除了他們兩個，世界上還有其他人也在研究二維磁性材料。四月份報道過一種「鉻-鍺-銻「的超薄磁性晶體，但很可惜是多層結構。兩個研究結果都很重要。在這之前，人類並沒有一種通用的二維磁體製造方法。從70年代開始，科學家們就開始這類研究，但所有的成品都凹凸不平，而且不是真正二維的。

物理學家們希望能找到更實用的二維磁體，可以在室溫下工作，而且不會被氧氣破壞，最終製成消費者手中的電子產品。

Jarillo-Herrero 想把一層二維磁體和一層二維超導體疊在一起，看看會發生什麼。磁體中的電子按同一方向旋轉，超導體中則分布成相反的電子對。「是超導體會破壞磁性，還是鐵磁體會破壞超導？發現這種二維磁體之前，這樣的實驗根本沒法做啊。」

論文地址

本文譯自 Nature，由譯者 VC 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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