Depuis la découverte du graphène en 2004, la recherche sur les matériaux bidimensionnels a commencé à entrer dans les horizons des scientifiques. Jusqu'à présent, les chercheurs ont découvert au moins des dizaines de matériaux bidimensionnels de propriétés très différentes, notamment des isolants, des semi - conducteurs, des métaux, etc. Il y a quelques jours, l'équipe du professeur Yanbo Zhang, du Département de physique de l'Université Fudan, a réalisé une percée majeure dans le domaine des matériaux magnétiques bidimensionnels - découvrant un nouveau type de matériau magnétique bidimensionnel, fe3gete2, qui fournit un tout nouveau système idéal pour l'étude du magnétisme de croisière bidimensionnel. En outre, grâce à la régulation de l'intercalaire Lithium - ion, l'équipe de recherche a obtenu des températures de transition ferromagnétique supérieures à la température ambiante dans une couche mince de fe3gete2, offrant de nouvelles possibilités pour le développement futur de dispositifs magnétoélectroniques ultra - haute densité, réglables en tension de grille et disponibles à température ambiante basés Sur ce matériau.

Le 22 octobre (heure de Londres), l'étude a été présentée dans "le ferromagnétisme à température ambiante pour la régulation de la pression de grille dans le fer - germano - tellure bidimensionnel."

（“Gate-tunable Room-temperature Ferromagnetism in Two-dimensional Fe3GeTe2”） Titre publié dans la revue académique Dingji nature. Yanbo Zhang, professeur au Département de physique de l'Université de Fudan, est l'auteur correspondant du papier, Deng huijun, étudiant au doctorat de niveau 2016 au Département de physique, et Yu Yijun, chercheur postdoctoral, sont co - auteurs du papier.

Accompagné d'une seule couche atomique de matériau Graphite - Graphène a été isolé avec succès et le concept de matériau bidimensionnel a été officiellement présenté. Une feuille faite d'une seule couche d'atomes de carbone, c'est le Graphène. En tant que matériau bidimensionnel du graphène, le matériau parent qui lui correspond est le graphite, c'est - à - dire un matériau lamellaire dans lequel le matériau bidimensionnel s'accumule en fonction des interactions inter - couches de Van der Waals. Depuis les années 1970, les matériaux lamellaires ont attiré l'attention en raison de la recherche sur les ondes de densité de charge, la supraconductivité, les batteries au lithium et d'autres domaines. Préparer de petites unités – une seule couche – dans un matériau lamellaire pour la recherche, c’est comme ouvrir un livre et en lire une page. Une étude approfondie des matériaux bidimensionnels pourrait non seulement nous aider à découvrir le mystère de ces matériaux parents lamellaires, mais aussi nous permettre de découvrir la physique qui s'y trouve et qui n'existe pas dans le système tridimensionnel. Plus important encore, tous les atomes d'un matériau bidimensionnel sont exposés à la surface, sans parties cachées du « corps», qui est plus facilement régulé que dans le cas d'un matériau tridimensionnel.

Ces dernières années, les matériaux magnétiques bidimensionnels sont devenus un nouveau point chaud de la recherche. Dans l'étude connexe de zuixin, les chercheurs ont utilisé les matériaux magnétiques lamellaires isolés cr2ge2te6 et cri3 comme sujets de recherche, en utilisant des moyens optiques pour détecter le magnétisme bidimensionnel dans les matériaux. Mais ces matériaux sont tous isolants, et la température de transition ferromagnétique est beaucoup plus basse que la température ambiante, ce qui entrave considérablement la préparation et l'application de dispositifs électroniques.

Sur la base de la recherche précédente, l'équipe de Zhang yuangbo a utilisé un matériau métallique en couches comme sujet de recherche et, après deux ans de tâtonnement et une année d'expérimentation continue, a finalement obtenu un nouveau matériau magnétique bidimensionnel, fe3gete2. L'équipe de Zhang a découvert expérimentalement que fe3gete2 d'une seule couche avait encore une longue procédure ferromagnétique à basse température, ainsi qu'une anisotropie magnétique hors de la surface. Plus important encore, l’équipe de yuangbo Zhang a utilisé une technologie qu’ils ont eux - mêmes développée pour intercaler une couche mince de fe3gete2 avec des ions lithium, ce qui a permis d’augmenter la température de transition ferromagnétique de l’échantillon au - dessus de la température ambiante, offrant la possibilité de fabriquer des dispositifs électroniques pour ce matériau à l’avenir.

Une nouvelle idée: une nouvelle approche du clivage des échantillons　　

Dans le domaine des matériaux bidimensionnels, la méthode traditionnelle de clivage du ruban adhésif est un moyen couramment utilisé de découper les matériaux lamellaires pour préparer une seule couche. La méthode de découpage du ruban adhésif, utilisée depuis plus de dix ans par le monde universitaire, est très efficace, mais aussi très simple et originale, avec des défauts difficiles à éviter. Il y a peu de matériaux qui peuvent être dissociés avec cette méthode et une capacité de clivage limitée. Pour l'équipe de recherche, afin d'obtenir la monocouche de matériau magnétique bidimensionnel étudié, ou même d'étendre davantage à de nombreux autres matériaux bidimensionnels inconnus, la percée des méthodes traditionnelles pour explorer de nouvelles voies est un must.

Après des tâtonnements difficiles et des tentatives constantes, l'équipe de yuangbo Zhang a finalement mis au point une nouvelle méthode de clivage des échantillons - en utilisant une forte adhérence entre l'alumine et fe3gete2 ainsi qu'une grande surface de contact pour préparer des échantillons monocouches. Cette méthode est hautement efficace dans la préparation et la capacité de clivage, et fournira également de nouvelles méthodes et idées de recherche pour le clivage efficace d'autres matériaux lamellaires avec des difficultés de clivage similaires à celles de fe3gete2. C'est la découverte de nouvelles méthodes de clivage qui a permis à l'équipe scientifique d'étudier davantage les propriétés de transport électrique de ce matériau magnétique bidimensionnel.

Légende de l'image: A: structure atomique d'une seule couche de fe3gete2. B: schéma d'une nouvelle méthode de clivage mécanique utilisant l'alumine. C: diagramme de phase de fe3gete2 sur l'épaisseur et la température. D: magnétisme à température ambiante de la couche mince de fe3gete2.

Selon Zhang yuangbo, le nouveau matériau magnétique bidimensionnel découvert par cette étude, fe3gete2, offrira aux scientifiques la possibilité de développer à l'avenir des dispositifs magnétoélectroniques ultra - haute densité, réglables en tension de grille et disponibles à température ambiante basés sur ce matériau, et la nouvelle méthode de résolution des matériaux bidimensionnels élargira de nouvelles idées pour la recherche future sur les matériaux bidimensionnels.

« la recherche fondamentale n’est pas axée sur l’application, mais sur l’exploration des possibilités. De nouveaux matériaux, de nouvelles natures matérielles sont le point de départ de nos recherches », a déclaré Zhang yuangbo. Pour les équipes de recherche, il y a encore plus de possibilités à venir qui les attendent pour découvrir, explorer.