Forskere opdager ferromagnetisme induceret af defekter i korrelerede 2D-materialer
Fig. 1. Strukturel karakterisering af Ni1−x Cox PS3 (0 ≤ x <0,5) NS.(A) Krystalstrukturmodel af dobbeltlag Ni1−x Cox PS3 med et par tilstødende oktaedriske koordinationsenheder (nederst). (B) Pulverrøntgendiffraktionsmønstre (PXRD) af forskellige Ni1−x Cox PS3 NS-prøver sammenlignet med standard monokliniske NiPS3 (PDF #33-0952) og CoPS3 (PDF #78-0498). Den brede top ved 2θ ~26o i alle PXRD-mønstre kommer fra kulstofkluden. a.u., vilkårlige enheder. (C) Energidispersiv spektroskopi (EDS) kortlægning og (D) det tilsvarende spektrum af en Ni0,68 Co0,32 PS3 NS viser ensartet fordeling af bestanddele. (E) HAADF-STEM billede af en Ni0,68 Co0,32 PS3 nanoark indsamlet fra Ni0,68 Co0,32 PS3 NS prøve på carbon klud vist i det indsatte SEM billede. (F) SAED-mønster for Ni0,68 Co0,32 PS3 nanoark langs [001] zoneaksen. (G) Atomkraftmikroskopibillede af en Ni0,68 Co0,32 PS3 NS overført til Si/SiO2 substrat, der viser en tykkelse ~5,6 nm. (G) Ramanspektre af forskellige Ni1−x Cox PS3 (0 ≤ x <0,5) NS. Kredit:DOI:10.1126/sciadv.abj4086
En svag ferromagnetisk (FM) jordtilstand ved lav temperatur i få-lags van der Waals (vdW) magnetisk Ni1-x Cox PS3 nanoark indeholdende svovl ledige stillinger (Sv ) blev opdaget af et forskerhold ledet af prof. He Jun fra National Center for Nanoscience and Technology (NCNST) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS), i samarbejde med prof. Jin Song fra University of Wisconsin-Madison. Dette arbejde blev udgivet i Science Advances .
Overgangsmetal phosphor trichalcogenider (MPX3 X =S eller Se; M =Mn, Fe, Co, Ni, etc.), som repræsentanter for todimensionelle (2D) vdW magnetiske materialer, har fået bred opmærksomhed på forskellige områder, herunder superledning, optoelektronik og katalyse. Især NiPS3 udviser spændende kvanteegenskaber på grund af de iboende stærke ladningsspin-korrelationseffekter. Det er et antiferromagnetisk (AFM) materiale med en model Hamiltonian af XXZ-typen.
I denne undersøgelse fandt forskerne, at eksistensen af krystaldefekter i kemisk syntetiseret Ni1-x Cox PS3 nanoark, dvs. svovl ledige stillinger (Sv ), kunne undertrykke den stærke intralag antiferromagnetiske udvekslingsinteraktion (J3) i NiPS3 , og Co-substitutionen reducerer dannelsesenergien af Sv under synteseprocessen.
Desuden fandt de ud af, at konverteringssynteseprocessen for Ni1-x Cox PS3 nanoark er nødvendige for at fremme dannelsen af Sv . Sv synes ikke at eksistere i tilstrækkelig mængde i kemisk damptransport dyrket enkeltkrystal. Tilstedeværelsen af Sv i Ni1-x Cox PS3 nanoark førte til undertrykkelse af AFM-korrelationer med lang rækkevidde, mens andre konkurrerende ferromagnetiske udvekslingsinteraktioner dominerer ved lave temperaturer, hvilket skaber et magnetisk frustreret system.
Som en konsekvens heraf er det magnetiske felt, der kræves for at tune denne defektmedierede ferromagnetiske tilstand (<300 oersted) meget lavere end den nødvendige værdi for at tune en typisk vdW antiferromagnet (> flere tusinde oersted), hvilket gjorde disse nanoark mere attraktive til spintroniske applikationer.
Teoretisk set i korreleret NiPS3 , den halvt fyldte Ni e g orbitaler koblet med halvfyldte S 3p orbitaler, som medierer elektronhopringen mellem tilstødende Ni-steder gennem superudvekslingsinteraktion. På grund af den negative ladningsoverførselsenergi overfører S-liganden en elektron til den halvfyldte e g Ni 3d orbital for at danne en d 9 L grundtilstand, nemlig negativ ladningsoverførsel (NCT) tilstand. NCT-tilstand dominerer også mellem antiferromagnetisk justerede tilstødende Ni-atomer. I dette tilfælde tilstedeværelsen af Sv kunne påvirke den elektroniske korrelation og derefter justere den magnetiske rækkefølge i korreleret NiPS3 .
Disse resultater giver en mindre udforsket rute til at kontrollere konkurrerende korrelerede tilstande og magnetisk bestilling ved defekt konstruktion i 2D vdW magneter. + Udforsk yderligere
Spintronics:Forbedring af elektronik med finere spinkontrol
Sidste artikelFerritin-baseret nanomedicin udviklet til målrettet leukæmibehandling
Næste artikelAtomisk lasagne holder varmen i skak
Varme artikler
-
Nanoporøs grafen kunne overgå de bedste kommercielle vandafsaltningsteknikker(øverst til venstre) Hydrogenerede og (øverst til højre) hydroxylerede grafenporer. (Bund) Sidebillede af den simulerede nanoporøse grafen, der filtrerer saltioner og producerer drikkevand. Billedkred -
Grafen glider glat hen over guldetEt grafen nanobånd blev forankret i spidsen af et atomkraftmikroskop og trukket over en guldoverflade. Den observerede friktionskraft var ekstrem lav. Kredit:University of Basel, Institut for Fysik -
En ny teori for halvledere lavet af nanokrystallerTætpakkede krystaller i en nanokrystalhalvleder:modellen udviklet af ETH-forskere beskriver hvert enkelt atom. Kredit:ETH Zürich / Nature Communications Forskere ved ETH har givet den første teore -
Termisk malede metaoverflader giver perfekte lysabsorbere til højteknologiske applikationerEn termisk malet subbølgelængde metasurface producerer en blændende vifte af farver, der ikke ændrer sig med betragtningsvinklen. Am oxidlag, der er et par nanometer tykt, blev dyrket ved kanten af
- NASA sporer tropisk storm Fays udvikling og stærkeste side
- Hallucinogene planter indfødt til De Forenede Stater
- Døde zoner dannes gentagne gange i det nordlige Stillehav under varme klimaer, undersøgelse finder
- Nye OLET'er udsender lys mere effektivt end tilsvarende OLED'er
- Forudsigelse af en regions sandsynlighed for at få fisk med toksiske niveauer af methylkviksølv
- Dropbox-filer til offentlig aktieudbud på $500 mio. (opdatering)