一项研究将铁磁性材料的范围扩大到了二硫化钼，表明它在某些条件下可以表现出与铁类似的特性。这包括测量改变其电子自旋所需的能量，突出了其潜在的稳定性和实用性。铁磁性是一种重要的物理现象，在许多技术中发挥着关键作用。众所周知，铁、钴和镍等金属在室温下具有磁性，因为它们的电子自旋平行排列，只有在极高的温度下，这些材料才会失去磁性。

二维半导体材料二硫化钼中充满了电子（红色球体）。电子与电子之间的相互作用使所有电子（红色箭头）的自旋朝同一方向排列。铁磁态中单个电子自旋翻转所需的交换能可以通过两条特定光谱线之间的间隔来确定。资料来源：N. Leisgang，哈佛大学，前巴塞尔大学/西塞尔大学物理系

巴塞尔大学物理系和瑞士纳米科学研究所的理查德-沃伯顿（Richard Warburton）教授领导的研究人员发现，二硫化钼在某些条件下也具有铁磁性。在低温和外部磁场的作用下，这种材料中的电子自旋都指向同一个方向。

研究人员在发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）杂志上的最新研究中，确定了在这种铁磁态中翻转单个电子自旋所需的能量。这种"交换能"非常重要，因为它描述了铁磁性的稳定性。

"我们用激光激发了二硫化钼，并分析了它发出的光谱线，"该研究的主要作者 Nadine Leisgang 博士解释说。鉴于每条光谱线都对应特定的波长和能量，研究人员能够通过测量特定光谱线之间的间隔来确定交换能量。他们发现，在二硫化钼中，这种能量只比在铁中小 10 倍左右，这表明这种材料的铁磁性非常稳定。

虽然解决方案看似简单，但要正确分配光谱线却需要大量的侦查工作。

二维材料因其量子力学效应产生的特殊物理特性，在材料研究领域发挥着重要作用。它们还可以堆叠形成"范德华异质结构"。

在本研究的例子中，二硫化钼层被六方氮化硼和石墨烯包围。这些层通过微弱的范德华键结合在一起，因其独特的性质而在电子学和光电子学领域备受关注。了解它们的电气和光学特性对于将其应用于未来技术至关重要。

编译自/ScitechDaily

DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.026501