CO2诱导相变工程策略 成功制备出具有室温响应的二维铁磁性VO2

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日期:2021-09-09 11:41:52    来源:科技日报    

国际权威期刊《今日纳米》近日刊文显示,郑州大学许群教授课题组利用CO2在非范德华力晶体孔道内构建强内应力场,成功制备出具有室温响应的二维铁磁性VO2。

许群介绍,面对更先进的信息技术需求,相关领域在更高集成度、更高快速响应、更低功耗等方面对电子器件有更高的要求。二维铁磁材料由于其少层原子层厚度和可控的电子自旋,已成为下一代自旋电子器件的研究热点。

过渡金属氧化物VO2表现出许多新的物理现象,如金属—绝缘体转变和室温铁磁性。在强相关过渡金属氧化物(TMOs)材料中,d层和f层电子其自由度(自旋、电荷和轨道矩)的相互作用使得结构和磁性对温度、压力和组分等参数的微小变化非常敏感,然而多数情况下,来自外部诱导的局部磁矩非常弱,并且产生的磁性通常只关联表面少数原子。因此相较于缺陷工程,打破序参量的对称性,在材料中创造新的表面或诱导晶体到无定形的转变,进而产生本征磁各向异性,是一个有效的路径。

许群教授课题组提出一种CO2诱导相变工程策略,将非范德华体相VO2成功转化为室温响应的2D铁磁体。引入的CO2不仅可以引发材料表界面相变,还可以在VO2的晶格孔道中产生强大的内力场,由此导致的共价键选择性断裂,将三维VO2晶体转化为二维纳米片,最终获得“锁定”的亚稳相的2D拓扑结构并表现出显著增强的室温铁磁响应。该研究工作为二维非范德华铁磁体的制备开辟了一条新途径,同时对CO2在晶体孔道中产生的内应力及其关联亚稳相产生的机理进行了探讨,为进一步拓展超临界CO2在构筑新型纳微结构上的应用奠定了实验和理论基础。(记者乔地)

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