物理学家在石墨烯中创造了第一个二维亚铁磁性

来自圣彼得堡大学的科学家与他们的外国同事一起在石墨烯中创造了世界上第一个二维铁磁性。使用获得的石墨烯磁性状态可以成为电子学新方法的基础，在不使用硅的情况下使用替代技术开发设备时提高其能源效率和速度。

石墨烯是碳的二维改性，是当今可用的所有二维材料中最轻、最坚固的，而且还具有高导电性。2018年，圣彼得堡大学的研究人员与托木斯克国立大学的同事以及德国和西班牙的科学家在世界上率先对石墨烯进行修饰，并赋予其钴和金的特性——磁性和自旋轨道相互作用(之间石墨烯中运动的电子及其自身的磁矩)。当与钴和金相互作用时，石墨烯不仅保留了其独特的特性，而且部分具有这些金属的特性。

作为新工作的一部分，科学家们合成了一个具有石墨烯亚铁磁态的系统。它是物质在没有外磁场的情况下具有磁化的一种独特状态。物理学家使用了一种类似的基板，该基板由薄薄的钴层和表面的金合金制成。

在表面合金化过程中，位错环在石墨烯下形成。这些环是三角形区域，钴原子密度较低，金原子更靠近这些区域。直到现在，人们都知道单层石墨烯只能以均匀的方式完全磁化。然而，圣彼得堡大学科学家的研究表明，可以通过与基板结构缺陷的选择性相互作用来控制单个亚晶格原子的磁化。

“这是一个重大发现，因为所有电子设备都使用电荷，并在电流流动时产生热量。我们的研究最终将允许信息以自旋电流的形式传输。这是新一代电子产品，一种根本不同的逻辑以及一种降低功耗和提高信息传输速度的技术开发新方法，”该研究的首席研究员、圣彼得堡大学纳米系统电子和自旋结构实验室的首席研究员ArtemRybkin解释说。

圣彼得堡大学物理学家合成的石墨烯的第二个重要特征是强自旋-轨道相互作用。在这种结构中，这种相互作用的加强可以通过石墨烯下金原子的存在来解释。在磁和自旋轨道相互作用参数的特定比例下，可以从石墨烯的平凡(即熟悉)状态转变为新颖的拓扑状态。