生长稳定的超薄磁铁

莱斯大学的研究人员简化了一种独特的，近乎二维形式的氧化铁的合成，该氧化铁具有强磁性，易于堆叠在其他2D材料上。

这种材料， 氧化铁(III)，有望成为外来纳米级结构的构建模块，可用于 自旋电子 器件，电子或存储应用，不仅利用电子电荷而且利用其 自旋状态。

Rice的布朗工程学院 和 Wiess自然科学学院的研究人员在 化学学会期刊Nano Letters 上报道说 ，他们通过简单的化学气相沉积制造了氧化物薄片 。薄片很容易从其生长基质上转移，并在室温下长期保持其磁性。

“氧化铁并不是什么新鲜事，”赖斯材料科学家兼联合首席调查员 钧娄说。“但这个ε阶段非常罕见。在 外延生长 (其中晶体与表面的原子结构对准)中，键合很强并且晶体难以转移。但是这种晶体结构的一个特征是它与衬底的相互作用相对较弱。你可以拿起它并把它放在不同的东西上。“

“像这样的超薄磁性材料，其磁性能保持在室温，并且可以通过堆叠与其他材料结合在一起，这是非常令人兴奋的，”莱斯物理学家 Doug Natelson说，他是Lou和Lou Crooker of Los 的联合首席研究员 阿拉莫斯实验室。“这将是一个很好的试验场，可以看到磁性属性如何跨界面发挥作用，这是与未来信息技术相关的一个重要方面。”

Lou说这种材料在技术上不是2D，因为棱柱状的 正交晶体原子结构赋予晶格不寻常的特性。“但基本上，它具有2D磁铁的所有功能，”他说。

他说， 到目前为止发现的其他2D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效应，或者材料在结构上不稳定并且在环境条件下快速分解。

“我们的材料既没有这些问题，”娄说。“它是空气稳定的，居里温度略高于室温。如果我们测试一年前我们成长的材料，它仍然表现出同样的行为。“

如果材料和冰箱磁铁一样厚，它也会粘住。“磁效应非常强，大约300 毫特斯特拉，”卢说。“但这种材料不能大量存在。它将逐步淘汰其他类型的氧化物。“

ε-氧化铁(III)将氧原子(蓝色)和铁原子(其他一切)结合到具有磁性的晶格中，与其他氧化铁不同，其在室温下保持稳定。这使得近2D材料成为与其他原子厚材料结合用于新颖电子和自旋电子应用的良好候选材料。江元元的插图

研究人员在二氧化硅和云母基板上生长出厚达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(Los Alamos)测量的薄片磁性在室温下稳定，磁场在200到400毫特斯拉之间。该研究是 由Lou，Natelson和Rice化学家Gustavo Scuseria 提出的跨学科Rice IDEA提议的结果。 研究二维材料的磁性。他们计划将氧化物与更多2D材料结合起来，以了解其磁场如何影响异质结构的特性。“这种界面耦合过程对我们来说非常有趣，”Lou说。