近日,国外科学家开发了世界上最薄的二维磁性材料,这一突破可能为计算和电子领域带来令人兴奋的新可能性。这种磁铁只有一个原子的厚度,与以前开发的类似材料不同,它能够在室温下工作,除其他应用外,还可使数据以更高的密度存储。
识别具有磁性的二维材料是科学家以前取得的成就。之前开发的这种二维磁体的一个缺点,即在室温下的不稳定性,导致它们失去磁性。迄今为止,这限制了该技术的实用性,但研究人员现在已经找到了一条有希望的前进道路。
最先进的二维磁体需要非常低的温度才能发挥作用,但由于实际原因,数据中心需要在室温下运行。我们的二维磁体不仅是第一个在室温或更高温度下运行的磁体,而且也是第一个达到真正二维极限的磁体:它像一个单原子一样薄!”
科学家们从氧化石墨烯、锌和钴的混合物开始,在实验室中进行烘烤,变成了一层遍布钴原子的氧化锌。这层厚度仅为一个原子,被夹在两层石墨烯之间,然后将其烧掉,留下一层磁性的二维薄膜。
通过后续实验,研究小组发现可以通过改变材料中钴的含量来调整磁性。浓度为5%或6%的钴原子会产生一个相对较弱的磁体,而将浓度提高到12%会产生一个非常强的磁体。将浓度提高到15%,就会出现科学家们所说的“frus-tration”的量子状态,在这种状态下,材料中相互冲突的磁态会相互竞争。
至关重要的是,研究小组发现,与早期的二维磁体不同,这种材料不仅在室温下,而且在高达100℃的温度下都能保持其磁力特性。
该团队的二维磁体的厚度只有一张纸的百万分之一,可以弯曲成几乎任何形状。该技术的一个有前途的应用在于数据存储。今天使用的存储设备依赖于非常薄的磁性薄膜,但仍然是三维的,测量起来有数百或数千个原子厚。更薄的磁体,特别是只有一个原子厚的磁体,将使数据能够以更高的密度存储。未来,这项技术将被更多的领域所使用。
(赵 进)