從童年開始,我們就被告知世界存在於三個物理層面。在很大程度上,這是對的,但它跳過了一個非常有趣的東西:奈米級材料的奇怪二維世界,例如“奇妙的材料”石墨烯。
實際上,石墨烯及其設計的單層對應物確實存在三個維度,儘管從原子上講只是勉強地位於邊緣。這是因為這些所謂的2D材料只有一個原子厚,體現了令人難以置信的結構薄度,使它們具有各種怪異的力量。
我們從石墨烯的強大強度以及接近超導性的方式中看到了這一點。
當石墨烯成為朋友時,事情變得更加陌生:將這種二維材料的薄片堆疊成三層,三原子高的三明治,並顯示出一種罕見的磁性形式。
現在,在由劍橋大學的物理學家領導的一項新研究中,科學家們用另一種名為三硫化鐵磷(FePS 3)的二維材料獲得了相同型別的磁性壯舉。
FePS 3與石墨烯不同,後者由單層碳原子組成,但由於其超薄,分層尺寸的神秘功能,通常被稱為“磁性石墨烯”。
在同一位研究人員的先前研究中,研究小組發現,當壓扁的FePS 3層受到高壓力時,該材料從絕緣體轉變為阻礙電子流動的金屬態,從而變成了金屬態。指揮。
但是研究人員仍未完全理解這種“磁性石墨烯”在壓力下的磁性行為的根本原因,因為人們預計當FePS 3進入金屬態時它將不再具有磁性。
量子物理學家馬修·科克(Matthew Coak)說: “然而,磁性仍然缺失了。”
“由於沒有實驗技術能夠探測這種材料在如此高的壓力下的磁性特徵,因此我們的國際團隊不得不開發和測試我們自己的新技術,以使其成為可能。”
根據新的研究,FePS 3由於在金屬相中仍然存在一種新發現的磁性而在極高的壓力下保持了磁性。
劍橋大學卡文迪許實驗室小組負責人,資深研究員,物理學家西德哈特·薩克森納(Siddharth Saxena)解釋說: “令我們驚訝的是,我們發現了磁效能夠倖存並在某種程度上得到了增強。”
“這是出乎意料的,因為新導電材料中的新近自由漫遊的電子將不再被鎖定在其母體鐵原子上,從而在那裡產生磁矩-除非導電來自意外源。”
雖然結果與先前關於該材料應如何表現的觀察結果相矛盾,但此處發現的驚喜表明我們也許可以進一步調整磁性石墨烯及其類似物-由於我們尚未發現這些奇特的磁性形式,因此有可能找到支援超導的材料完全理解。
“我們不知道到底發生了什麼,在量子水平上,但在同一時間,我們可以操縱它,” Saxena先生說。
“這就像那些著名的'未知未知數':我們為量子資訊的性質打開了一扇新門,但是我們還不知道那些性質可能是什麼。”