纳米机械谐振器探测的2D材料中的磁性和电子相变

时间：2021-10-05 18:52:00 来源：

相变在材料中起重要作用。然而，在二维材料中，最着名的是石墨烯，相变可能很难研究。代尔福特理工大学和瓦伦西亚大学的研究人员开发了一种新方法，有助于解决这个问题。它们在腔体上悬挂过2D-材料的超薄层，并使用激光跟踪所得膜的共振频率。他们的工作成果已在自然通信中发表。

Makars Siskins。

由于将石墨烯的特殊电气和机械性能进行了发现 - 具有厚度下降到单个原子的第一二维（2D）材料层吸引了科学兴趣。新的功能和现象随着最近在这些层中的独特类型的磁和电子阶段发现，包括超导，电荷密度波，2D均匀的反铁磁性和铁磁阶段。相转变在材料中起重要作用：例如，水是室温下的液体，冻结低至零摄氏度，形成具有完全不同性质的材料。

谐振运动

在大型样品中，有几种技术来测量这些相变，例如通过测量可以在相转变处显示突然变化的特定热量。然而，只有几种方法可以在原子上薄样品中研究这些过渡，质量小于微微图。这对于超薄绝缘反铁磁体尤其具有挑战性，其仅弱耦合到磁性和电子探针。

Delft技术大学的研究人员现在已经证明，可以通过观察由这些2D材料制成的膜的共振运动来研究这些阶段。可以通过将超薄晶体悬浮在基板中的腔中来形成这些膜，从而产生纳米载体。“我们使用红色激光跟踪这些膜的机械共振频率，同时通过电动调制的蓝色激光使它们在MHz频率下运动中的运动，”研究员MakarsŠiškins解释说

突然扩张

当研究人员冷却FEPS3的膜，NIPS3和MNPS3时，它们观察到它们的共振频率突然变化。Šiškins：“有趣的是，这种变化与这些材料顺序其磁性旋转反散的温度一致。”共振频率的变化与相变温度之间的相关性是在磁性病症增加时发生的突然膨胀的结果，类似于从液体到气体的相位过渡。这种膨胀导致膜中的机械应力降低，这导致谐振频率的降低，例如在吉他弦中。

新的测量概念适用于各种具有不同相变的薄膜系统，因为研究人员通过观察TAS2中的电荷密度波排序而证明。“因为这个原因，我们相信我们的概念有可能应用于研究大量材料：2D铁磁体，薄2D复合氧化物片和有机反铁渣，“Šiškins说。“我们预计这将导致更好地了解二维材料的热力学和订购机制。”

参考：“磁共和电子阶段过渡纳米机械谐振器”MakarsŠiškins，Martin Lee，SamuelMañas-Valero，Eugenio Coronado，Yaroslav M. Blaner，英雄SJ Van der Zant和Peter G. Steeneken，6月1日2020年6月1日，Nature Communications.doi ：
10.1038 / S41467-020-16430-2

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