一項研究將鐵磁性材料的範圍擴大到了二硫化鉬
一項研究將鐵磁性材料的範圍擴大到了二硫化鉬，表明它在某些條件下可以表現出與鐵類似的特性。這包括測量改變其電子自旋所需的能量，突顯了其潛在的穩定性和實用性。鐵磁性是一種重要的物理現象，在許多技術中發揮關鍵作用。眾所周知，鐵、鈷和鎳等金屬在室溫下具有磁性，因為它們的電子自旋平行排列，只有在極高的溫度下，這些材料會失去磁性。
二維半導體材料二硫化鉬中充滿了電子（紅色球體）。電子與電子之間的相互作用使所有電子（紅色箭頭）的自旋朝同一方向排列。鐵磁態中單一電子自旋翻轉所需的交換能可以透過兩條特定光譜線之間的間隔來確定。資料來源：N. Leisgang，哈佛大學，前巴塞爾大學/西塞爾大學物理系
巴塞爾大學物理系和瑞士奈米科學研究所的理查德-沃伯頓（Richard Warburton）教授領導的研究人員發現，二硫化鉬在某些條件下也具有鐵磁性。在低溫和外部磁場的作用下，這種材料中的電子自旋都指向同一個方向。
研究人員在發表於《物理評論快報》（Physical Review Letters）雜誌上的最新研究中，確定了在這種鐵磁態中翻轉單一電子自旋所需的能量。這種”交換能”非常重要，因為它描述了鐵磁性的穩定性。
“我們用雷射激發了二硫化鉬，並分析了它發出的光譜線，”該研究的主要作者Nadine Leisgang 博士解釋說。鑑於每條光譜線都對應特定的波長和能量，研究人員能夠透過測量特定光譜線之間的間隔來確定交換能量。他們發現，在二硫化鉬中，這種能量只比在鐵中小10 倍左右，這表明這種材料的鐵磁性非常穩定。
雖然解決方案看似簡單，但要正確分配光譜線卻需要大量的偵查工作。
二維材料因其量子力學效應所產生的特殊物理特性，在材料研究領域中扮演重要角色。它們還可以堆疊形成”范德華異質結構”。
在本研究的例子中，二硫化鉬層被六方氮化硼和石墨烯包圍。這些層透過微弱的范德華鍵結合在一起，因其獨特的性質而在電子學和光電子學領域備受關注。了解它們的電氣和光學特性對於將其應用於未來技術至關重要。
編譯自/ ScitechDaily