俄羅斯圣彼得堡國立大學(xué)的科學(xué)家與外國同事合作,在世界上首次在石墨烯中創(chuàng)造出二維亞鐵磁性,所獲得的石墨烯的磁性狀態(tài)為新的電子學(xué)方法奠定了基礎(chǔ),有望開發(fā)出不使用硅的替代技術(shù)設(shè)備,提高能源效率和速度。
石墨烯是碳的二維改性形式,是當(dāng)今所有可用的二維材料中最輕、最堅(jiān)固的,而且具有高導(dǎo)電性。2018年,圣彼得堡國立大學(xué)的研究人員與托木斯克州立大學(xué)、德國和西班牙的科學(xué)家一起,首次對(duì)石墨烯進(jìn)行了修飾,并賦予了它鈷和金的特性,即磁性和自旋軌道相互作用(在石墨烯中的運(yùn)動(dòng)電子與其自身磁矩之間)。當(dāng)與鈷和金相互作用時(shí),石墨烯不僅保留了自身的獨(dú)特性質(zhì),而且部分具有了這些金屬的特性。
作為新研究的成果,研究團(tuán)隊(duì)合成了一個(gè)具有亞鐵磁性狀態(tài)的石墨烯系統(tǒng)。這是一種獨(dú)特的狀態(tài),在這種狀態(tài)下物質(zhì)在沒有外部磁場的情況下具有磁化作用。他們使用了與之前類似的基底,該基底由一層薄薄的鈷和表面的一種金合金制成。
在表面合金化過程中,位錯(cuò)環(huán)在石墨烯作用下形成。這些環(huán)是鈷原子密度較低的三角形區(qū)域,金原子更靠近這些區(qū)域。此前,人們知道單層石墨烯只能以均勻的方式完全磁化。然而,新研究表明,通過與基底結(jié)構(gòu)缺陷的選擇性相互作用,可以控制單個(gè)亞晶格的原子的磁化強(qiáng)度。
“這是一個(gè)重大發(fā)現(xiàn),因?yàn)樗械碾娮釉O(shè)備都使用電荷,并在電流流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生熱量。我們的研究最終將允許信息以自旋電流的形式傳輸。這是新一代電子產(chǎn)品,一種根本不同的邏輯,以及一種降低功耗和提高信息傳輸速度的技術(shù)開發(fā)新方法。”圣彼得堡國立大學(xué)納米系統(tǒng)電子和自旋結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室首席副研究員阿爾特姆·雷布金解釋說。
此次合成的石墨烯的一個(gè)重要特征,就是強(qiáng)烈的自旋軌道相互作用,這種加強(qiáng)可以通過石墨烯下金原子的存在來解釋。在磁性和自旋軌道相互作用參數(shù)的一定比例下,石墨烯有可能從熟悉的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N新的拓?fù)錉顟B(tài)。
研究結(jié)果發(fā)表在最近的《物理評(píng)論快報(bào)》上。
中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì) 中華人民共和國工業(yè)和信息化部 中華人民共和國應(yīng)急管理部 中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部 中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部 中華人民共和國財(cái)政部 中華人民共和國商務(wù)部 中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)
江蘇省發(fā)展和改革委員會(huì) 江蘇省工業(yè)和信息化廳 江蘇省財(cái)政廳 江蘇省生態(tài)環(huán)境廳 江蘇省科學(xué)技術(shù)廳 江蘇省商務(wù)廳 江蘇省應(yīng)急管理廳 江蘇省市場監(jiān)督管理局 江蘇省統(tǒng)計(jì)局
北京市化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 天津市石油和化工協(xié)會(huì) 遼寧省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 內(nèi)蒙古石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 重慶市石油與天然氣學(xué)會(huì) 河北省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 山西省化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 吉林省能源協(xié)會(huì) 黑龍江省石化行業(yè)協(xié)會(huì) 浙江省石油和化學(xué)工業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì) 安徽省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 福建省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 江西省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 河南省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 湖北省石化行業(yè)協(xié)會(huì) 湖南省石油化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 廣東省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 海南省石油和化學(xué)工業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì) 四川省化工行業(yè)協(xié)會(huì) 貴州省化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì) 云南省化工行業(yè)協(xié)會(huì) 陜西省經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會(huì) 甘肅省石化工業(yè)協(xié)會(huì) 青海省化工協(xié)會(huì)
電話:協(xié)會(huì):025-8799064 學(xué)會(huì):025-86799482
會(huì)員服務(wù)部:025-86918841
信息部:025-86910067
傳真:025-83755381
郵箱:jshghyxh@163.com
郵編:210019
地址:南京市夢(mèng)都大街50號(hào)東樓(省科技工作者活動(dòng)中心)5樓
蘇公網(wǎng)安備 32010502010057號(hào)
備案號(hào):蘇ICP備2026013520號(hào)-2 “堅(jiān)決打贏禁毒人民戰(zhàn)爭”專欄—法律法規(guī)
電話:025-8799064
會(huì)員服務(wù)部:86918841
信息部:86910067
傳真:025-83755381
郵箱:jshghyxh@163.com
郵編:210019
地址:南京市夢(mèng)都大街50號(hào)東樓(省科技工作者活動(dòng)中心)5樓
備案號(hào):蘇ICP備2026013412號(hào)-1
電話:025-86799482
會(huì)員服務(wù)部:86918841
信息部:86910067
傳真:025-83755381
郵箱:jshghyxh@163.com
郵編:210019
地址:南京市夢(mèng)都大街50號(hào)東樓(省科技工作者活動(dòng)中心)5樓
備案號(hào):蘇ICP備2026013520號(hào)-1