今日Science:在纳米尺度上探测二维材料的磁学性质

【引言】

近来，研究人员在一系列材料中都发现了具有磁性的范德瓦耳斯晶体。这类材料带有包括特殊磁电效应在内的各式新兴奇异现象，因此引起了人们的极大关注。为了进一步探索此类原子级厚度的晶体，定量的磁性研究是必不可少的研究步骤。然而，对此类磁体在纳米尺度上磁性响应的定量实验研究依然非常缺乏。现有的一些研究报道了在微米尺度上实现了对晶体磁性的检测，但这些技术不仅还无法提供关于磁化的定量信息，还极容易干扰阻碍超薄样品的磁信号。因此，检测技术的更新对于探测材料纳米尺度上的磁性质是非常紧迫的挑战。

【成果简介】

瑞士巴塞尔大学的P. Maletinsky（通讯作者）等人利用扫描金刚石氮空位（NV）中心自旋来作为灵敏的原子级磁力计，可用于定量检测范德瓦耳斯磁体碘化铬的关键磁学性质，并对其磁畴进行纳米级空间分辨率的成像。利用这一方法，研究人员测量发现碘化铬单层的磁化程度可达到16μB/nm²的水平。进一步研究还发现，当二维碘化铬样品的层数为奇数时，磁化程度与单层相当；而当样品层数为偶数时，材料的磁化就会消失。此外，通过结构修饰，研究人员还可以引导材料进行铁磁和反铁磁层间排列的转换行为。这些结果说明单自旋扫描磁力计的建立对于探测二维范德瓦耳斯磁体磁学性质具有重要的意义。2019年06月07日，相关成果以题为“Probing magnetism in 2D materials at the nanoscale with single-spin microscopy”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 二维范德瓦耳斯磁体磁性的纳米尺度成像

图2 二维碘化铬的磁化图

图3 二维碘化铬中结构与磁序的相互作用

图4 碘化铬中的磁畴

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

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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