Spin Wave侦探故事Redux：在2D磁铁中发现的更令人惊讶的行为

格子中的振动：这是一种材料中的量化晶格振动的图示，其中“量化”一词的用来表示只允许某些频率的频率。在此动画中，您可以看到该振动如何通过一维（1D）原子的结构传播，随着材料振动，一些原子将彼此更加靠近，然后更远。

几个月前，来自国家标准和技术研究所（NIST）的科学家团队报告了对2D磁性材料令人惊讶的事情：长期被推测为晶格中的振动的行为 - 材料本身的原子内部结构 - 实际上是由于旋转振荡的波浪。

本周，同一组描述了另一种在不同的2D磁性材料中发现的惊喜：由于旋转振荡浪潮，所假定的行为实际上是由于晶格中的振动。

在自然通信发表的工作进一步证明了NIST团队独特的实验能力作为研究这些2D磁铁的科学家的调查工具，这扮演了关键作用。

旋转振荡的波浪涉及变化为旋转的原子的量子特性;使磁铁磁性的功能。如果您认为每个原子是指南针，那么旋转（隐喻地）指南针的针。然而，在这种隐喻中，旋转可以指向北（上）和南方（下）。在一些材料中，旋转可以从一个隐喻方向“翻转”到另一个隐喻方向。

实验采用拉曼光谱，一种用激光探测样品的技术，然后测量光线散射的样品。这可以揭示关于2D材料的信息，例如其结构，缺陷，掺杂，层数和层之间的耦合等。NIST的定制Raman系统可以同时跟踪散射光作为温度和磁场的函数。

在测量拉曼信号时操纵温度和磁场，允许科学家识别它们是否正在观察晶格振动或旋转波。此外，在这篇新的论文研究人员中，他们可以报告它们可以在单层内跟踪旋转，因为旋转“翻转”到新方向。

科学家们知道他们发现的行为是材料本身的内在，因为拉曼光谱允许它们允许它们不侵略地研究2D材料，而不会增加能够影响结果的电子触点。

“我们的数据显示了清晰的功能，可以使用光作为探针识别材料中的磁相过渡，”Hight Walker表示。“逐层，我们观察旋转改变他们的方向。”

2D磁铁的重要性

一些材料由互动的层组成，这使得科学家们允许科学家们分开或分离近在层和接近原子薄（大约几纳米）2D片。例如，石墨烯是通过使用粘合剂表面从石墨中分离的第一2D材料，以剥离单层厚的单层厚。

这些材料称为2D，因为它们可以相对较宽 - 在微米的比例上 - 它们也非常薄 - 与单个原子一样薄或比人头发小100,000倍。该属性允许比3D材料更加自定义。可以在一个甚至少数两层相同材料之间看到戏剧性差异。

但直到最近，当您将其尺寸降至2D限制时，没有人认为分层材料可以是磁性的。然后，几年前，有人发现它们中的一些人实际上可以在单层中保持磁性，并且2D磁铁成为研究的热门话题。

与俄亥俄州州立大学的科学家，宾戎大学，阿肯色州大学和日本国家材料科学研究所与来自俄亥俄州州立大学的科学家合作，涉及一个称为铬三碘化铬（CRI3）的2D材料，这具有可能有一天可以操纵的有希望的属性，以使设备用于量子计算。

科学家越多了解这些2D材料，他们越近他们将实现潜在的应用，尤其是在下一代电子设备甚至量子信息中。

参考：“CRI3中的旋转阶段过渡的独特的磁 - 拉曼签名”由Amber McCreary，Thuc T. Mai，Franz G.Utermohlen，杰弗里·苏尔森，凯文F. Garrity，Xiaozhou Feng，Dmitry Shcherbakov，阳光朱，金虎，Daniel Weber，Kenji Watanabe，Joshua Taniguchi，Joshua E. Goldberger，Zhiqiang Mao，Chun Ning Lau，袁明·鲁尼，纳宁特里德，罗兰托瓦尔德·尼古拉·奥尔梅拉尔和安吉拉R. Hight Walker，2012年8月3日，自然传播.DOI：
10.1038 / S41467-020-17320-3