研究人员培育了稳定的二维磁体，用于电子和存储应用

莱斯大学的研究人员简化了一种独特的、接近二维形式的氧化铁的合成，这种氧化铁具有很强的磁性，很容易堆叠在其他二维材料上。这种材料，epsilon铁(III)氧化物，显示出作为一种奇异纳米级结构的构建块的前景，这种结构可以用于自旋电子设备，电子或存储应用，这些应用不仅利用了电子的电荷，还利用了电子的自旋状态。

莱斯大学布朗工程学院和威斯自然科学学院的研究人员通过简单的化学气相沉积生产出氧化物薄片。薄片很容易从其生长基底转移，并在室温下长期保持其磁性能。

“氧化铁并不是什么新鲜事，”Rice材料科学家楼俊说。“但这种相是非常罕见的。在外延生长(晶体与表面的原子结构对齐)中，键合很强，晶体很难转移。但这种晶体结构的一个特点是它与衬底的相互作用相对较弱。你可以把它拿起来放在不同的东西上。”

莱斯大学物理学家道格·纳特尔森说:“像这样的超薄磁性材料，可以在室温下保持其磁性，并可以通过堆叠与其他材料集成，这非常令人兴奋。”他与洛斯·阿拉莫斯国家实验室的卢和斯科特·克鲁克共同担任首席研究员。“这将是一个很好的试验场，可以观察磁特性如何在界面上发挥作用，这是与未来信息技术相关的一个重要方面。”

Lou说，从技术上讲，这种材料不是二维的，因为棱镜状的正交原子结构赋予了晶格不寻常的特性。“但基本上，它具有二维磁铁的所有功能，”他说。

他说，到目前为止发现的其他二维磁性材料有两个负面特征:它们的居里温度远低于室温，这意味着材料需要冷却以保持其磁性效应，或者材料结构不稳定，在环境条件下分解很快。

“我们的材料没有这些问题，”娄说。“它是空气稳定的，居里温度略高于室温。如果我们现在测试我们一年前种植的材料，它仍然表现出相同的行为。”

如果这种材料像冰箱磁铁一样厚，它也会粘在一起。“磁效应非常强，大约300毫利特斯拉，”娄说。“但这种材料不可能大量存在。它会逐渐变成其他氧化物"

研究人员在二氧化硅和云母衬底上培育了薄至5.1纳米的光滑薄片。他们成功地测试了它通过弱范德华力与石墨烯结合的能力。在洛斯阿拉莫斯测量的薄片的磁性，发现在室温下，在200到400毫特斯拉的磁场下是稳定的。

这项研究是由Lou, Natelson和Rice化学家Gustavo Scuseria提出的跨学科Rice IDEA提案的结果，旨在研究二维材料的磁性能。他们计划将氧化物与更多的二维材料结合起来，以观察其磁场如何影响异质结构的性质。Lou说:“这种界面耦合过程对我们来说将是非常有趣的。”

莱斯大学

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-由克里斯·瓦夫拉编辑，制作编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．查看更多控制工程能源和电力故事．

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