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张翔院士Nature重磅: 二维分子晶体本征铁磁性的发现!

2017-04-27 13:47:53
作者:本网整理
来源:材料人

若在二维分子晶体中实现长程铁磁有序,结合材料本身优异的电学和光学性质,可推动其在磁性、磁电、磁光领域的发展。根据Mermin-Wagner定理,在二维体系中,长程有序磁性会受到热扰动的强烈抑制;然而,这些热扰动可通过磁各向异性进行抵消。早先研究主要基于缺陷、成分或是邻近效应,仅仅在局部或非本征的引入磁响应,没有得到明显的改善。

    【前言】

 

    若在二维分子晶体中实现长程铁磁有序,结合材料本身优异的电学和光学性质,可推动其在磁性、磁电、磁光领域的发展。根据Mermin-Wagner定理,在二维体系中,长程有序磁性会受到热扰动的强烈抑制;然而,这些热扰动可通过磁各向异性进行抵消。早先研究主要基于缺陷、成分或是邻近效应,仅仅在局部或非本征的引入磁响应,没有得到明显的改善。

 

    【成果简介】

 

    美国加州大学伯克利分校的张翔院士(美国国家工程院院士、台湾中央研究院院士)、雷干城院士(美国国家科学院院士、美国艺术与科学学院院士)和Jing Xia(共同通讯作者)等人借助扫描磁光克尔显微镜揭示了Cr2Ge2Te6原子层中本征的长程铁磁有序性。在这个软磁、二维分子铁磁体材料中,利用很小的磁场(小于0.3 T),首次实现了对转变温度(铁磁和顺磁状态间发生转变时的温度)的调控,与磁场下、三维体系材料转变温度的不敏感性有明显的对比。同时发现施加非常小的磁场时,较不施加状态的磁晶各向异性,将会导致更大的有效各向异性,开放更大的自旋波激发间隙。利用重整化的自旋波理论对所观察到的现象进行分析,推断在二维铁磁分子晶体中,转变温度与磁场间的关系是其本征的特异性。Cr2Ge2Te6是一种近于理想的二维Heisenberg铁磁体,因而对于研究根本的自旋行为、打开新领域的研究如超集成型自旋电子设备有着很大的意义。相关研究成果于北京时间2017年4月27日发表于Nature期刊。

 

    【图文解读】

 

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    图一、二维和三维体系自旋波激发的原理图示

 

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     图二、Cr2Ge2Te6双分子层的铁磁性检测、薄层及块体Cr2Ge2Te6晶体的温度-克尔旋转图

 

33

    图三、6层分子Cr2Ge2Te6晶体单畴铁磁滞回线

 

8

     图四、薄层Cr2Ge2Te6晶体中磁场调控转变温度

 

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责任编辑:殷鹏飞


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标签: Nature, 电子电工, 二维分子晶体

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