今日Science:在納米尺度上探測二維材料的磁學性質

【引言】

近來，研究人員在一系列材料中都發現了具有磁性的范德瓦耳斯晶體。這類材料帶有包括特殊磁電效應在內的各式新興奇異現象，因此引起了人們的極大關注。為了進一步探索此類原子級厚度的晶體，定量的磁性研究是必不可少的研究步驟。然而，對此類磁體在納米尺度上磁性響應的定量實驗研究依然非常缺乏。現有的一些研究報道了在微米尺度上實現了對晶體磁性的檢測，但這些技術不僅還無法提供關于磁化的定量信息，還極容易干擾阻礙超薄樣品的磁信號。因此，檢測技術的更新對于探測材料納米尺度上的磁性質是非常緊迫的挑戰。

【成果簡介】

瑞士巴塞爾大學的P. Maletinsky（通訊作者）等人利用掃描金剛石氮空位（NV）中心自旋來作為靈敏的原子級磁力計，可用于定量檢測范德瓦耳斯磁體碘化鉻的關鍵磁學性質，并對其磁疇進行納米級空間分辨率的成像。利用這一方法，研究人員測量發現碘化鉻單層的磁化程度可達到16μB/nm²的水平。進一步研究還發現，當二維碘化鉻樣品的層數為奇數時，磁化程度與單層相當；而當樣品層數為偶數時，材料的磁化就會消失。此外，通過結構修飾，研究人員還可以引導材料進行鐵磁和反鐵磁層間排列的轉換行為。這些結果說明單自旋掃描磁力計的建立對于探測二維范德瓦耳斯磁體磁學性質具有重要的意義。2019年06月07日，相關成果以題為“Probing magnetism in 2D materials at the nanoscale with single-spin microscopy”的文章在線發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1 二維范德瓦耳斯磁體磁性的納米尺度成像

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圖2 二維碘化鉻的磁化圖

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圖3 二維碘化鉻中結構與磁序的相互作用

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圖4 碘化鉻中的磁疇

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文獻鏈接：Probing magnetism in 2D materials at the nanoscale with single-spin microscopy（Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aav6926）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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