思想领袖

在“磁性石墨烯”中发现一种新的磁性形式

思想领袖马修博士栓销沃里克大学物理系剑桥大学洞穴实验室

Azonano与来自沃里克大学的Matthew Coak博士和剑桥大学的国际团队领导者讲述了所谓的磁性石墨烯的新形式的磁性 - 这可能导致这种不寻常的超导的新方法材料类型。

您可以让读者概述您最近的研究吗?

我们测量了层状材料在极端压力条件下的磁性。我们对范德瓦尔斯材料(TM =一种过渡金属)的tmp3家族进行了首次高压中子衍射研究,该化合物目前正在全世界范围内进行密切的研究。

这些是层状的蜂窝反铁磁绝缘体,长期以来被研究为近乎理想的二维磁性系统,具有丰富的竞争性磁性相互作用和各种磁性家族。我们利用压力,将液体压缩在相反的砧间,然后将其冷却到低温,将这些二维材料的晶体平面压在一起,使其变成普通的三维系统——就像最终将石墨烯变成石墨……或钻石?

我们之前的工作已经确定了FePS中的结构变化和从绝缘到金属导电的交叉3.随着压力的应用 - 这种新的突破是为了使得了解磁性的发生后,随着晶体结构的发展并且变得更加3D,特别是当材料变得金属时。绝缘体中的磁性来自局部电子夹持在晶体中的单个原子,以及这些相互作用的方式 - 当这样的材料变成金属并且电子突然自由漫游时,您当然期望磁性的大变化。

我们想确切地理解FEPS中发生的事情3..不幸的是,当我们看这个问题,如何回答这个问题,根本没有办法与现有实验技术进行测量——我们一起画一个专家团队来自世界各地(英国、韩国、法国、乌兹别克斯坦、俄罗斯、美国、捷克、(越南)来推进可实现的边界,使测量成为可能,这样我们就可以回答我们所面临的物理问题。

图片来源:剑桥大学

研究中涉及的实验技术是什么?

我们之前曾探讨过晶体结构,与光的相互作用,以及FEPS的电导电性能3.- 剩下的大象在房间里是磁性。我们没有衡量这一点,因为它根本是不可能的!您可以使用磁力计测量实验室中的基本磁性,但是对于具有小磁性时刻的反铁磁体,如FEPS3.因此,微小信号检测非常困难。

将其与来自压力电池主体的信号相结合,并且这些测量变得不可堵车。即便如此,通过现有的基于实验室的方法可实现的最大压力只是观察宽压制度的进化所需的一小部分。

因此,我们转向非实验室的选项和最强大的工具来检查磁力,该工具是从核反应堆的中子散射中子从材料中偏离,它们的偏转角度受到其中内部的磁矩的排列。随着中子只用弱效应互动,你需要很多 - 以及很多样本。这使得高压生成又重要困难,因为压力=力/面积,我们需要制造大面积 - 所以我们必须使用200吨的压力(这是一个!)来生成所需的负载。

我们使用了一种新的压力单元设计,带有烧结金刚石制成的砧座,并加工成非常精确的双环形形状,以产生20 GPA的压力 - 以前可实现的两次,在Grenoble中的Institut Laue Langevin(ILL)中子源的实验中, 法国。

磁性石墨烯和传统石墨烯之间的关键差异是什么?

我们渴望致电“磁性石墨烯”肯定不是石墨烯!石墨烯是蜂窝层的纯碳原子片,FEPS3.相关化合物是金属原子的蜂窝状,它们之间的磷和硫簇间隔在层之间。

磁力来自金属位点 - 并改变镍或锰的诸如镍或锰的金属,大大改变了磁性行为,为我们提供了一个漂亮的游乐场,用于基本磁性物理,并寻找技术中的应用。华体会双赢棋牌然而,它们具有共同之处的是,在这两种情况下,原子以蜂窝方式组织,并且它们可以剥落成单层原子。

石墨烯是一种非常令人兴奋的材料,现在正确地看到了很多关注。它和其他多学习的2D材料缺乏是磁性的。如何添加磁性,非常复杂和丰富的现象,进入这些低维系统,改变他们的行为?磁力真的在2D材料中真的看起来像什么?我们可以用这些“磁性石墨”建立什么样的令人兴奋的新技术?

它们可以与单个原子层剥离,用简单的粘带,如石墨烯,然后堆叠并组合在一起,形成异国情调的复合材料和促进硅芯片电子的新替代品。

对计算领域的研究结果有什么好处?

计算机硬件的进步现在已经煮沸,使得硅芯片上的特点更小,更小 - 但是我们靠近硅原子本身的简单尺寸设置的硬限制,量子极限。

需要新的量子技术和设备来应对传统电子达到其极限的新挑战,并推动更节能的替代品。通过新颖的晶体管设计和自旋电子学,2D材料提供了一个很有前途的候选者,它利用磁性电流而不是电流来传递信息。为了在应用层面上设计和使用这些系统,必须从根本上理解和测试潜在的物理,包括材料固有的局限性和可能性,以及合成新设计材料的途径。

团队在这项研究中雇用中子的哪个阶段?

中子是我们用来“成像”整个磁性的工具。这项工作几乎完全是一组中子散射实验的报告。

你能告诉我们的读者更多关于FePS之前的发现吗3.可以在高压下成为金属吗?

这是一个迷人的发现- 我们表明,切换到成为金属的材料并发与其切换到成为3D - 即,其原子层之间不再存在大空间。这恰恰是通过我们的高压技术来实现的维护和调整的那种控制和调整。

谁是研究背后的团队以及接下来是你的?

我最自豪的是这项工作,因为它代表了一个世界各地的专家团队在他们的技术或领域,解决一个似乎无法克服的问题。这个团队远远超出了剑桥(我本人就在华威大学),还扩展到了法国、俄罗斯、美国、乌兹别克斯坦、韩国和其他地方。

对于我们的计划 - 现在我们已经解锁并启用了这些测量技术,它们可以成为生病的所有用户的例行和可访问。这就是对我来说真正令人兴奋的 - 会有如此多的科学,现在可以实现这些压力。我对生病的样品环境团队有如此多的尊重和感恩,以及团队中的高压中子专家的托马斯汉森和斯特凡·克洛茨。他们做了真正的驾驶工作来实现这一目标 - 我刚刚组装了团队并领导科学和分析。立即为我们,在TMPS3家族中仍有更多的化合物,我们热衷于调查,我们希望在超导问题上绘制。

读者在哪里可以找到更多的信息?

以下是一些链接,读者可以找到更多信息:

https://www.ill.eu/news-press-events/news/highture-neutron-studies-reveall-evolution-of-magnetism-through-an-insulator-to-to-metal-transition.

https://www.phy.cam.ac.uk/news/2018spining-graphene2019-a-case-of-magnetic-layers.

https://www.cam.ac.uk/research/news/magnetic-graphene-forms-a-new-kind-of-magnetism

关于Matthew Coak博士

我是沃里克大学的博士后研究员,并在剑桥大学访问科学家,在凝聚物物理学中进行了基础研究。我使用极端的压力,磁场和低温调谐和研究低维磁性材料和超导体。我在牛津大学的物理学中完成了我的本科学位,以及我的博士学位。在2017年剑桥大学。

我的专业化是在使用高压来调整铁电系统中的量子临界性,并在2D绝缘反铁磁体中的莫特过渡。我的第一次博士后职位是首尔国立大学的IBS相关电子系统的紧急现象集团,在JE-Geun Park教授。在这里,我领导了Van-Der-Wa族材料团队,并继续调查Mott Transitions,并用压力调整低维磁性,包括同步rotron和中子散射研究。

2019年3月,我加入了华威大学的超导和磁性小组。我非常感激被评为物理研究所2019年“新兴领袖”之一——“他们这一代最激动人心的研究人员,有可能彻底改变他们的领域”。

我目前的工作侧重于通过静压压力,低温和超高磁场进行高尺寸量子磁体系统和材料的调整,其具有静电,低温和超高磁场。我通过对基础物理学的根本理解,寻找新的多功能材料和节能和计算突破的材料的组合。

免责声明:此处所表达的观点仅代表被采访者的观点,并不代表本网站的所有者和运营商AZoM.com Limited (T/A) azonnetwork的观点。本免责声明构成条款和条件使用本网站。

琼纽金特

写道

琼纽金特

琼毕业于曼彻斯特城市大学,电影和媒体研究二级甲等。在她学习期间,她作为一名学生笔记员,并继续在大学工作,毕业后,作为一名抄写员。琼以前在一家市场研究公司做校对。琼热爱电影和摄影,在她的业余时间,她喜欢做插图和练习书法。

引用

请使用以下格式之一在您的论文,纸张或报告中引用本文:

  • APA

    纽金特,琼。(2021年2月22日)。在“磁性石墨烯”中发现一种新的磁性形式。AZoNano。从6月13日,2021年6月13日从//www.quint-software.com/article.aspx?articled=5658中检索。

  • MLA.

    纽金特,琼。“在‘磁性石墨烯’中发现磁性的新形式”。Azonano..2021年6月13日。

  • 芝加哥

    纽金特,琼。“在‘磁性石墨烯’中发现磁性的新形式”。AZoNano。//www.quint-software.com/article.aspx?ArticleID=5658。(访问2021年6月13日)。

  • 哈佛

    纽金特,琼。2021。在“磁性石墨烯”中发现一种新的磁性形式.AZoNano, 2021年6月13日浏览,//www.quint-software.com/article.aspx?ArticleID=5658。

告诉我们你的想法

您是否有审核,更新或任何您想要添加到本文的内容?

留下您的反馈意见
提交