意外！新型磁效應，會讓電子設備大改觀

材料牛注：為了制備低能耗、高效率的電子設備，研究者們可謂是煞費苦心啊！這不，研究者們現在發現一種出乎意料的界面磁效應，不要小看，這很有可能改變目前的電子設備，也會推進量子計算機的發展呢！

最近一種新型磁效應的發現引爆科學圈，而這個新的磁效應源于近年引起極大關注的一種材料——拓撲絕緣體。拓撲絕緣體與普通的絕緣體在內部電行為是相同的，都是阻止了電子的運動，然而在外表面卻幾乎是最佳導體，可允許電子自由移動。由于拓撲絕緣體中那些受限于極薄表面的電子會以一種獨特的方式表現出來，所以它的電學性質將會給電子、自旋電子甚至是量子計算機設備的發展帶來新活力。

但是要充分將拓撲絕緣體的潛力挖掘出來還是有很大障礙的，其中之一就是需要尋找合適的方式來將它和具可控磁性的材料結合在一起。而現在來自麻省理工學院（MIT）及來自德國、法國及印度等多所院校的研究者們成功攻破了這個難題。

由物理系Jagadeesh Moodera 和博士后Ferhat Katmis 共同領導的研究團隊，成功將幾個分子層厚度的拓撲絕緣體材料Bi2Se3與超薄的磁性材料EuS結合在一起。此法得到的雙分子層材料既維持著拓撲絕緣體外層電子的性質，也保留了EuS的磁化能力。

常規條件下，EuS只有在極低的溫度，大約17K時，才能維持穩定的磁狀態。然而與拓撲絕緣體結合后，卻將實現穩定磁狀態的溫度提升至室溫。這簡直出乎意料！這也將對已投入使用的電子設備帶來重大改變，同時給電子設備的設計及基礎物理現象的研究打開新的大門。

Moodera表示，真正使我們感到驚訝的是這一磁效應居然可以在室溫下真實的出現，而不是來源于其他人大膽的猜測。當然，對于這種接近頂級科學知識的研究，實驗現象也是不可能預測到的。而接下來，也依然無法斷定會有什么新的實驗結果出現。

由于目前將兩種具不同性質的材料結合在一起獲得新材料的研究非常少，因此要想獲得清晰、重復性好的結果，就要高精度地實現表面處理及兩種不同材料的連接。兩種不同材料界面，嚴格至原子層水平，任何的污染或是不完全貼合， 都會對實驗結果帶來重大影響，從而獲得相反的實驗結果。Moodera認為，Katmis在處理材料時嚴謹細致的態度對這項新發現起著決定作用。

該研究團隊表示，這項發現將引領我們去了解一個新的來源于材料界面間的磁相互作用，我們堅信這將推動新一代磁存儲器，實現分子水平上的信息存儲。

這種被研究者們稱為近感生磁效應的現象，也可能會推進新一代自旋電子設備的發展。自旋電子設備主要是基于電子的自旋性質，而不是電荷性，并且這種設備的能耗非常低。同時近感生磁效應也可能對馬約拉納費米子，這種物理學家預言卻又沒能實際觀測到的粒子的發現提供一種切實可行的方法。最后，將可能推動量子計算機的發展。

Katmis說道，這項發現既非常好地推進了基礎物理的發展，又提出了許多可能的應用領域。而這種磁效應就類似于幾十年前在氧化物材料界面間意外的新發現，將會促進接下來幾十年里關于該領域的深入研究。

這項研究成果已成功發表在Nature上。

原文鏈接：Researchers Find Unexpected Magnetic Effect

本文由編輯部楊洪期提供素材，丁菲菲編譯，趙瑾審核。