研究人员发现，某些超薄磁性材料可以在高压下从绝缘体切换到导体，这一现象可能会用于下一代电子产品和存储设备的开发。由剑桥大学(University of Cambridge)领导的国际研究团队表示，他们发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的研究结果，将有助于理解这种有时被称为磁性石墨烯的材料的电子和结构特性之间的动态关系，并可能代表一种制造二维材料的新方法。磁性石墨烯，或铁三硫代次磷酸盐(FePS3)，是一种被称为范德华材料的材料家族，首次合成是在20世纪60年代。然而在过去的十年中，研究人员开始用新的眼光看待FePS3。
博科园-科学科普：与碳的二维形态石墨烯类似，FePS3可以剥离成超薄层，但与石墨烯不同，FePS3具有磁性。电子固有磁性源的表达式称为自旋，自旋使电子的行为有点像微小条形磁铁，并指向特定的方向。电子自旋排列产生的磁性在大多数存储设备中都有应用，这对于开发自旋电子学等新技术非常重要，自旋电子学可能会改变计算机处理信息的方式。尽管石墨烯具有非凡的强度和导电性，但它不具有磁性这一事实限制了它在磁性存储和自旋电子学等领域的应用，因此研究人员一直在寻找可以与石墨烯基器件结合的磁性材料。
图片：剑桥大学
在研究中，剑桥大学的研究人员在高压下(大约100吉帕)将FePS3层压在一起，发现它在绝缘体和导体之间切换，这种现象被称为Mott跃迁。导电性也可以通过改变压力来调节。这些材料特点是晶体结构各平面之间的机械力很弱。在压力作用下，平面被挤压在一起，系统由三维向二维、由绝缘体向金属逐步可控地推进。研究人员还发现，即使在二维空间中，这种材料也能保持其磁性。论文的第一作者剑桥大学地球科学系和物理系的塞巴斯蒂安·海恩斯博士(Sebastian Haines)说：
由于波动的不稳定效应，二维磁场几乎违反了物理学定律，但在这种材料中，它似乎是正确的。这种材料价格低廉，无毒，易于合成，经过进一步的研究，可用于石墨烯基器件。继续研究这些材料，以便对它们的性质有一个坚实的理论认识，这种理解最终将支撑设备工程，但我们需要良好的实验线索，以便为该理论提供一个良好的起点。研究工作为生产具有可调谐和连接的电、磁和电子性能的二维材料指明了令人兴奋的方向。
博科园-科学科普｜研究/来自: 剑桥大学
Sarah Collins,University of Cambridge
参考期刊文献:《物理评论快报》
DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.266801
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