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物理学家在“磁性石墨烯”中发现了一种奇怪的磁性新形式

2021-2-10 33 2/10

从童年开始,我们就被告知世界存在于三个物理层面。在很大程度上,这是对的,但它跳过了一个非常有趣的东西:纳米级材料的奇怪二维世界,例如“奇妙的材料”石墨烯。

实际上,石墨烯及其设计的单层对应物确实存在三个维度,尽管从原子上讲只是勉强地位于边缘。这是因为这些所谓的2D材料只有一个原子厚,体现了令人难以置信的结构薄度,使它们具有各种怪异的力量。

我们从石墨烯的强大强度以及接近超导性的方式中看到了这一点。

当石墨烯成为朋友时,事情变得更加陌生:将这种二维材料的薄片堆叠成三层,三原子高的三明治,并显示出一种罕见的磁性形式。

现在,在由剑桥大学的物理学家领导的一项新研究中,科学家们用另一种名为三硫化铁磷(FePS 3)的二维材料获得了相同类型的磁性壮举。

FePS 3与石墨烯不同,后者由单层碳原子组成,但由于其超薄,分层尺寸的神秘功能,通常被称为“磁性石墨烯”。

在同一位研究人员的先前研究中,研究小组发现,当压扁的FePS 3层受到高压力时,该材料从绝缘体转变为阻碍电子流动的金属态,从而变成了金属态。指挥。

但是研究人员仍未完全理解这种“磁性石墨烯”在压力下的磁性行为的根本原因,因为人们预计当FePS 3进入金属态时它将不再具有磁性。

量子物理学家马修·科克(Matthew Coak)说: “然而,磁性仍然缺失了。”

“由于没有实验技术能够探测这种材料在如此高的压力下的磁性特征,因此我们的国际团队不得不开发和测试我们自己的新技术,以使其成为可能。”

根据新的研究,FePS 3由于在金属相中仍然存在一种新发现的磁性而在极高的压力下保持了磁性。

剑桥大学卡文迪许实验室小组负责人,资深研究员,物理学家西德哈特·萨克森纳(Siddharth Saxena)解释说: “令我们惊讶的是,我们发现了磁性能够幸存并在某种程度上得到了增强。”

“这是出乎意料的,因为新导电材料中的新近自由漫游的电子将不再被锁定在其母体铁原子上,从而在那里产生磁矩-除非导电来自意外源。”

虽然我们还不知道所有的答案,以这里发生了什么,压缩在材料中电子的“自旋”期间,似乎是磁性的来源-而且这种现象可以调整取决于有多少压力前置机3是受。

虽然结果与先前关于该材料应如何表现的观察结果相矛盾,但此处发现的惊喜表明我们也许可以进一步调整磁性石墨烯及其类似物-由于我们尚未发现这些奇特的磁性形式,因此有可能找到支持超导的材料完全理解。

“我们不知道到底发生了什么,在量子水平上,但在同一时间,我们可以操纵它,” Saxena先生说。

“这就像那些著名的'未知未知数':我们为量子信息的性质打开了一扇新门,但是我们还不知道那些性质可能是什么。”

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