國際權威期刊《今日納米》近日刊文顯示，鄭州大學許群教授課題組利用CO2在非范德華力晶體孔道內(nèi)構建強內(nèi)應力場，成功制備出具有室溫響應的二維鐵磁性VO2。
許群介紹，面對更先進的信息技術需求，相關領域在更高集成度、更高快速響應、更低功耗等方面對電子器件有更高的要求。二維鐵磁材料由于其少層原子層厚度和可控的電子自旋，已成為下一代自旋電子器件的研究熱點。
過渡金屬氧化物VO2表現(xiàn)出許多新的物理現(xiàn)象，如金屬—絕緣體轉(zhuǎn)變和室溫鐵磁性。在強相關過渡金屬氧化物(TMOs)材料中，d層和f層電子其自由度(自旋、電荷和軌道矩)的相互作用使得結(jié)構和磁性對溫度、壓力和組分等參數(shù)的微小變化非常敏感，然而多數(shù)情況下，來自外部誘導的局部磁矩非常弱，并且產(chǎn)生的磁性通常只關聯(lián)表面少數(shù)原子。因此相較于缺陷工程，打破序參量的對稱性，在材料中創(chuàng)造新的表面或誘導晶體到無定形的轉(zhuǎn)變，進而產(chǎn)生本征磁各向異性，是一個有效的路徑。
許群教授課題組提出一種CO2誘導相變工程策略，將非范德華體相VO2成功轉(zhuǎn)化為室溫響應的2D鐵磁體。引入的CO2不僅可以引發(fā)材料表界面相變，還可以在VO2的晶格孔道中產(chǎn)生強大的內(nèi)力場，由此導致的共價鍵選擇性斷裂，將三維VO2晶體轉(zhuǎn)化為二維納米片，最終獲得“鎖定”的亞穩(wěn)相的2D拓撲結(jié)構并表現(xiàn)出顯著增強的室溫鐵磁響應。該研究工作為二維非范德華鐵磁體的制備開辟了一條新途徑，同時對CO2在晶體孔道中產(chǎn)生的內(nèi)應力及其關聯(lián)亞穩(wěn)相產(chǎn)生的機理進行了探討，為進一步拓展超臨界CO2在構筑新型納微結(jié)構上的應用奠定了實驗和理論基礎。(記者喬地)
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