由“磁石墨烯”形成的新型磁性 - 可以揭示超导电性的秘密

研究人员在所谓的磁性石墨烯中鉴定了一种新的磁性形式，这可能指出了在这种不寻常的材料中理解超导性的方式。

由剑桥大学领导的研究人员能够控制铁硫代磷酸铁（FEPS3）的电导率和磁性，在压缩时经历从绝缘体到金属的过渡。这类磁性材料提供了新的路线，以了解新的磁力态和超导性的物理学。

使用新的高压技术，研究人员表明了在从绝缘体到导体的过渡期间磁性石墨烯发生的事情以及进入其非常规金属状态，仅在超高压条件下实现。当材料变得金属时，它保持磁性，这与先前的结果相反，并提供了关于金属相位工作中的电导电的线索。新发现的高压磁相可能形成超导性的前体，因此理解其机制至关重要。

他们的结果在“物理审查”X期刊上发表，也表明了一种新材料可以设计成具有组合的传导和磁性，这可能在开发新技术，如闪蒸的新技术，这可能改变方式计算机处理信息。

铁硫代磷酸铁磷酸磁性结构（FEPS3），在压缩时从绝缘体经历从绝缘体到金属过渡的二维材料。

物质的性质可以随着维度的变化而变化。例如，石墨烯，碳纳米管，石墨和金刚石全部由碳原子制成，但由于其不同的结构和维度而具有非常不同的性能。

“但想象一下，如果您还能够通过添加磁力来改变所有这些属性，”首次作者Matthew Coak表示，他是剑桥洞穴实验室和沃里克大学。“一种可以机械柔性的材料并形成新的电路以存储信息并执行计算。这就是为什么这些材料如此有趣，因为它们在压力下大大改变了他们的性质，所以我们可以控制自己的行为。“

在先前的塞巴斯蒂安海恩斯的研究人员在先前的研究中，研究人员建立了该材料在高压下成为金属，并概述了该2D材料层中的晶体结构和原子的布置如何改变过渡。

“缺失的作品仍然存在，磁性，”十一岁。“没有能够在这种材料中探测这种材料中磁性签名的实验技术，我们的国际团队必须开发和测试自己的新技术，使其成为可能。”

研究人员使用了新技术来测量磁性结构，以便使用专门设计的金刚石砧和中子作为磁性的探头来测量磁力结构。然后，它们能够跟随磁性的演变到金属状态。

“为了我们的意外，我们发现磁力幸存并以某种方式加强，”Chindish实验室的团队领导者“共同作者。“这是意想不到的，因为新导电材料中的新自由漫游电子可以不再被锁定到他们的母体铁原子中，在那里产生磁矩 - 除非传导来自意外的来源。”

在他们之前的论文中，研究人员展示了这些电子以某种意义的“冷冻”。但是当他们使他们流动或移动时，他们开始越来越多地互动。磁性存活，但被修改为新形式，从而产生了一种新型磁性金属的新量子特性。

材料如何表现，无论是指数还是绝缘体，主要是基于电子或充电，移动。然而，电子的“旋转”已被示出为磁力。旋转使电子表现得有点像微小的棒状磁铁，并指出某种方式。来自电子旋转的布置的磁力在大多数存储器件中使用：利用和控制它对于开发新技术，诸如闪光灯等新技术是重要的，这可以改变计算机处理信息的方式。

“两者的结合，电荷和旋转，是这种材料的关键，”法国Institut Laue-Langevin的Co-Cr David Jarvis表示，他将这项工作作为他的博士学位研究在卡文主义实验室。“找到这种量子的多功能是对这些材料的研究进一步前进。”

“我们不知道量子级地发生的事情，但同时，我们可以操纵它，”萨克拉说。“这就像那些着名的”未知未知“：我们向量子信息的属性开辟了一个新的门，但我们尚不知道这些属性可能是什么。”

综合有更多潜在的化合物，而不是完全探索和表征。但是，通过仔细选择和调整具有特殊特性的材料，可以展示朝向制造化合物和系统的方式，但不必施加大量的压力。

此外，对低维磁性和超导性等现象的基本理解允许研究人员在材料科学和工程中进行下一次跳跃，特别是能效，发电和储存的潜力。

至于磁性石墨烯的情况，研究人员下次计划继续在这种独特的材料中寻找超导性。“现在我们有一些想法在高压下对这种材料发生了什么，如果我们尝试通过进一步压缩自由电子可以通过添加自由电子来调整它的性能，我们可以做出一些预测。”

“我们追逐的东西是超导，”萨克拿说。“如果我们能够找到与二维材料中的磁性相关的超导性，它可能会给我们解决一个回复几十年的问题。”

参考：“压力调整van der Waals antiferromagnet feps3”的紧急磁阶段“由Matthew J.Coak，David M. Jarvis，Hayrullo Hamidov，Andrew R. Wildes，Joseph A.M.帕迪逊，郑刘，查尔斯雷Haines，Ngoc T. Dang，Sergey E.Kichanov，Boris N. Savenko，Sungmin Lee，MarieKratochvílová，StefanKlatochvílová，托马桑·汉森，丹尼斯·科兹伦科，JE-Geun Park和Siddharth S. Saxena，2月5日2021年，物理评论x.doi：
10.1103 / physrevx.11.011024