她俩运用金刚石量子传感器鲜明了三碘化铬单原

2019-11-03 作者:公司历程   |   浏览(174)

图片 1

图片 2

在纳米世界,磁性已被证明是非常令人惊讶的。只有几个原子厚度的磁性2D材料可以帮助满足科学家们的好奇心,并为更小的后硅电子设备实现梦想。由基础科学研究所内的相关电子系统中心的PARK Je-Geun领导的国际研究小组刚刚在Nature发表了一篇Perspective Perspective论文。它介绍了2D磁性范德华材料的最新成果和未来潜力,这些材料直到6年前才被人们所了解,并且最近引起了全世界的关注。

图片 3

自2004年成功分离出石墨烯以来,一场合成新二维材料的比赛就开始了。 2D材料是单层物质,厚度在一个原子和几纳米之间。 二维材料具有降低维数的独特性质,在纳米技术和纳米工程的发展过程中具有关键作用。

近日,荷兰格罗宁根大学的物理学家们构造出一款二维自旋晶体管。在该晶体管中,通过石墨烯的电流产生出自旋流。过渡金属硫族化合物单层被放置在石墨烯上方,引起石墨烯中的电荷-自旋转换。在2019年9月11日出版的《纳米快报》期刊上,科学家们描述了这个实验性的研究。

图片 4

研究人员用金刚石量子传感器定量测定了三碘化铬单原子层的磁性能。

国际研究小组的巴西科学家在内)成功地制备出这样的新材料。

Talieh Ghiasi 与 Bart van Wees 在净室中。

VdW材料由成对的超薄层制成,这些超薄层由弱范德华键结合在一起。石墨烯的恒星材料的成功刺激了科学家寻找其他二维晶体,​​其中可以改变,添加或去除层以引入新的物理特性,如磁性。

phys.org网站4月26日报道,瑞士巴塞尔大学的物理学家们,首次成功地在纳米尺度上测定了原子级范德瓦尔斯材料的磁性能:他们使用金刚石量子传感器确定了三碘化铬单原子层的磁化强度。此外,研究人员还破解了长期以来关于这种材料不同寻常的磁性能的谜题。《科学》杂志刊登了相关研究成果。

研究人员从巴西等世界各地开采的普通铁矿石中提取出己二烯二维材料,己二烯二维材料仅有三个原子厚度,它具有增强光催化的性质。

时下,电子器件基本上都是基于电子的电荷特性。金属导体或者半导体中的电荷定向运动会形成电流,电流可用于传输与处理数据信息。可是,当电流流经导线与半导体时,不可避免地会散发热量,产生能耗。可是,除了电荷这一特性,电子还有另一种与生俱来的量子物理特性:“自旋”。它可以被理解为一种角动量,要么“向上”,要么“向下”。自旋着的电子可创造出用于转移或存储信息的磁矩。

材料如何变成磁性?

原子级的二维范德瓦尔斯材料的应用有望为很多科技领域带来创新。全球很多科学家都在不断探索“堆叠”单原子层的新方法,从而设计出具有独特性能的新材料。这类超薄的复合材料是由范德华力结合在一起的,其性能通常与大块晶体形式的同类材料的性能有显着不同。原子级范德瓦尔斯材料包括绝缘体、半导体和超导体等。它们在自旋电子学和超紧凑磁记忆介质中有广阔的应用前景。

在Nature Nanotechnology上发表的一篇文章详细描述了该项创新。该研究在计算工程和科学中心进行,其中一项研究——创新和传播中心由圣保罗研究基金会资助,在国外的研究也得到了FAPESP的支持。

研究电子自旋与自旋流等相关知识的学科,被称为“自旋电子学”。它是创造低功耗电子器件的一种颇具吸引力的替代方案。自旋电子器件具有体积小、速度快、功耗小等优势。在后摩尔时代,自旋电子器件有望成为基于电荷与电流的传统半导体器件的替代品。

你可以想象一种材料中的每个电子都像一个微小的罗盘,有自己的北极和南极。这些“罗盘针”的方向决定了磁化强度。更具体地,磁化源于电子的自旋并且取决于温度。铁磁体,如标准冰箱磁铁,在磁转换温度以下获得其磁性,当所有磁矩对齐时,所有“罗盘针”指向同一方向。相反,其他材料是反铁磁性的,意味着低于转变温度,“罗盘针”指向相反的方向。对于高于Tc或TN的温度,单个原子矩不对齐,

此前,研究人员无法定量测定纳米尺度上二维范德瓦尔斯磁体的强度、排列和结构,这对这类材料的研究造成了很大阻碍。巴塞尔大学物理系教授、瑞士纳米科学研究所研究人员Patrick Maletinsky等证实,在原子力显微镜中使用基于单电子自旋的金刚石探针是定量研究二维范德瓦尔斯磁体的理想工具。他说:“我们以钻石颜色中心的单自旋作传感器,开辟了一个全新的领域。”

Douglas Soares Galvão是其中一位作者,同时也是CCES的研究和联合首席研究员。他说道:“我们合成的材料可以用作光催化剂,将水分解为氢气和氧气,然后可以用氢气中产生电能,而且还有的潜在应用,”

基于磁振子的自旋晶体管

然而,在将材料减少到2D纳米尺度时,情况可以显着改变。冰箱磁铁的超薄切片可能会显示整个物体的不同特征。这是因为2D材料对温度波动更敏感,这会破坏良好对齐的“罗盘针”的图案。例如,传统的块状磁铁,例如铁和镍,在2D中具有比在3D中低得多的Tc。在其他情况下,2D中的磁性实际上取决于厚度:三碘化铬作为单层铁磁性,双层反铁磁性,并且作为三层回铁磁性。然而,还有其他的例子,如三硫代磷酸铁,它可以显着地保持其反铁磁有序,一直到单层。

Maletinsky等与日内瓦大学的研究人员合作,确定了三碘化铬单原子层的磁性能,并找到了关于这种材料磁性的一个关键科学问题的答案。三碘化铬是一种三维晶体,具有完全的磁性有序结构。然而,在原子层数极少的情况下,只有奇数原子层叠加才会显示出非零磁化。偶数层堆叠则显示出反铁磁性。导致“奇偶效应”的原因和单原子层与宏观材料的差异性对研究人员来讲是一个巨大的谜。Maletinsky团队利用金刚石探针研究三碘化铬后发现,导致“奇偶效应”等的原因是原子层中原子的特定排列方式。在样品制备过程中,三碘化铬单原子层之间会出现轻微地“滑动”。晶格中产生应变会导致连续层的自旋不能沿相同方向排列。当单原子层层数为偶数时,每组单原子层的磁化强度相互抵消,而单原子层层数为奇数时,整个单原子层堆叠体的磁化强度与单原子层磁化强度相关联。然而,当堆叠体中的应变被释放出来时,所有单原子层的自旋可以在同一方向上保持一致,这与宏观晶体中观测的情况相同。整个堆叠体的磁强度与各层磁强度总和一致。

本文由金沙国际平台登录-金沙国际唯一官网网址发布于公司历程,转载请注明出处:她俩运用金刚石量子传感器鲜明了三碘化铬单原

关键词: