意外！新型磁效应，会让电子设备大改观

材料牛注：为了制备低能耗、高效率的电子设备，研究者们可谓是煞费苦心啊！这不，研究者们现在发现一种出乎意料的界面磁效应，不要小看，这很有可能改变目前的电子设备，也会推进量子计算机的发展呢！

最近一种新型磁效应的发现引爆科学圈，而这个新的磁效应源于近年引起极大关注的一种材料——拓扑绝缘体。拓扑绝缘体与普通的绝缘体在内部电行为是相同的，都是阻止了电子的运动，然而在外表面却几乎是最佳导体，可允许电子自由移动。由于拓扑绝缘体中那些受限于极薄表面的电子会以一种独特的方式表现出来，所以它的电学性质将会给电子、自旋电子甚至是量子计算机设备的发展带来新活力。

但是要充分将拓扑绝缘体的潜力挖掘出来还是有很大障碍的，其中之一就是需要寻找合适的方式来将它和具可控磁性的材料结合在一起。而现在来自麻省理工学院（MIT）及来自德国、法国及印度等多所院校的研究者们成功攻破了这个难题。

由物理系Jagadeesh Moodera 和博士后Ferhat Katmis 共同领导的研究团队，成功将几个分子层厚度的拓扑绝缘体材料Bi2Se3与超薄的磁性材料EuS结合在一起。此法得到的双分子层材料既维持着拓扑绝缘体外层电子的性质，也保留了EuS的磁化能力。

常规条件下，EuS只有在极低的温度，大约17K时，才能维持稳定的磁状态。然而与拓扑绝缘体结合后，却将实现稳定磁状态的温度提升至室温。这简直出乎意料！这也将对已投入使用的电子设备带来重大改变，同时给电子设备的设计及基础物理现象的研究打开新的大门。

Moodera表示，真正使我们感到惊讶的是这一磁效应居然可以在室温下真实的出现，而不是来源于其他人大胆的猜测。当然，对于这种接近顶级科学知识的研究，实验现象也是不可能预测到的。而接下来，也依然无法断定会有什么新的实验结果出现。

由于目前将两种具不同性质的材料结合在一起获得新材料的研究非常少，因此要想获得清晰、重复性好的结果，就要高精度地实现表面处理及两种不同材料的连接。两种不同材料界面，严格至原子层水平，任何的污染或是不完全贴合， 都会对实验结果带来重大影响，从而获得相反的实验结果。Moodera认为，Katmis在处理材料时严谨细致的态度对这项新发现起着决定作用。

该研究团队表示，这项发现将引领我们去了解一个新的来源于材料界面间的磁相互作用，我们坚信这将推动新一代磁存储器，实现分子水平上的信息存储。

这种被研究者们称为近感生磁效应的现象，也可能会推进新一代自旋电子设备的发展。自旋电子设备主要是基于电子的自旋性质，而不是电荷性，并且这种设备的能耗非常低。同时近感生磁效应也可能对马约拉纳费米子，这种物理学家预言却又没能实际观测到的粒子的发现提供一种切实可行的方法。最后，将可能推动量子计算机的发展。

Katmis说道，这项发现既非常好地推进了基础物理的发展，又提出了许多可能的应用领域。而这种磁效应就类似于几十年前在氧化物材料界面间意外的新发现，将会促进接下来几十年里关于该领域的深入研究。

这项研究成果已成功发表在Nature上。

原文链接：Researchers Find Unexpected Magnetic Effect

本文由编辑部杨洪期提供素材，丁菲菲编译，赵瑾审核。