核心發(fā)現(xiàn)：扭曲二維材料中發(fā)現(xiàn)的新型磁態(tài)或?yàn)?a class="contentlabel" href="http://cqxgywz.com/tech/s/k/超高密度">超高密度下一代數(shù)據(jù)存儲的關(guān)鍵 —— 德國研究團(tuán)隊(duì)取得 “超莫爾” 磁學(xué)領(lǐng)域里程碑式突破

層狀三碘化鉻中觀測到的超莫爾斯格明子磁態(tài)，可跨多個(gè)莫爾晶胞存在。

由德國斯圖加特大學(xué)領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)，在扭曲的二維三碘化鉻中發(fā)現(xiàn)了特殊的磁學(xué)現(xiàn)象，觀測到了可突破材料底層莫爾圖案限制的長程自旋結(jié)構(gòu)。相關(guān)研究成果于 2 月 2 日發(fā)表在《自然?納米技術(shù)》期刊上，研究人員通過低溫下的納米級磁成像技術(shù)，在扭曲的雙層三碘化鉻結(jié)構(gòu)中觀測到了這一現(xiàn)象。該研究成果或?qū)?a class="contentlabel" href="http://cqxgywz.com/tech/s/k/超高密度">超高密度磁存儲技術(shù)的研發(fā)帶來重要啟示。

過去數(shù)年間，扭曲范德華材料一直是科研人員的重點(diǎn)研究領(lǐng)域，因?yàn)檠芯堪l(fā)現(xiàn)，原子級薄層層間的微小角度偏移，會形成莫爾超晶格，進(jìn)而顯著改變材料的電學(xué)和磁學(xué)特性。

研究人員利用掃描氮空位磁強(qiáng)計(jì)，直接成像觀測到了有序的點(diǎn)狀磁結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)可跨越多個(gè)莫爾晶胞。在窄幅的大角度范圍內(nèi)，隨著扭曲角度的增大，該磁結(jié)構(gòu)的特征尺寸也會相應(yīng)變大：當(dāng)扭曲角度約為 1.1 度時(shí)，特征尺寸可達(dá)約 300 納米，而當(dāng)角度達(dá)到 2 度左右時(shí)，該磁結(jié)構(gòu)便會消失。此外，該磁結(jié)構(gòu)中單個(gè)特征單元的尺寸約為 60 納米。

研究人員表示，與此前三碘化鉻中發(fā)現(xiàn)的莫爾鎖定磁態(tài)不同，此次發(fā)現(xiàn)的磁結(jié)構(gòu)并不受限于莫爾晶格中的單一堆疊構(gòu)型或局域能量極小值，而是形成了一種更高階的 “超莫爾” 磁態(tài)，能在更大的尺度上重構(gòu)材料的磁學(xué)秩序。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這一磁學(xué)行為源于交換相互作用、磁晶各向異性，以及界面德扎洛辛斯基 - 莫里亞相互作用（一種由自旋軌道耦合產(chǎn)生的反對稱交換相互作用）三者間的競爭效應(yīng)，而這種競爭效應(yīng)在扭曲雙層界面中會表現(xiàn)得十分顯著。當(dāng)莫爾周期被充分壓縮時(shí)，這些相互競爭的能量會促使磁有序性與幾何莫爾圖案解耦，進(jìn)而形成可跨多個(gè)晶胞的磁結(jié)構(gòu)。

反鐵磁斯格明子一直是科研人員的研究熱點(diǎn)，因?yàn)檫@類磁結(jié)構(gòu)有望抑制斯格明子霍爾效應(yīng)。相比鐵磁斯格明子，這一特性能讓磁結(jié)構(gòu)的運(yùn)動軌跡更筆直、可控性更強(qiáng)，或?yàn)槲磥淼淖孕娮訉W(xué)設(shè)計(jì)簡化運(yùn)動控制環(huán)節(jié)。本項(xiàng)研究證實(shí)，扭曲角度可作為一種有效的調(diào)控參數(shù)，在原子級薄材料中穩(wěn)定這類磁態(tài)，實(shí)現(xiàn)無需改變材料成分和層數(shù)的磁序重構(gòu)。

需要注意的是，與這類前沿基礎(chǔ)研究相同，本項(xiàng)研究目前仍處于最早期的探索階段：相關(guān)測試均在低溫環(huán)境下完成，且三碘化鉻本身對空氣敏感，無法直接走出實(shí)驗(yàn)室、集成到實(shí)際應(yīng)用場景中。但研究作者指出，該研究揭示的核心作用機(jī)制可遷移至其他層狀磁性材料，包括具有更高有序溫度的材料體系。

這項(xiàng)研究不僅對未來的磁存儲技術(shù)發(fā)展具有重要意義，也將推動科研人員對二維體系中磁相互作用的理解。斯圖加特大學(xué)應(yīng)用量子技術(shù)中心主任約爾格?拉克特魯普教授在接受《趣味工程》網(wǎng)站采訪時(shí)表示：“隨著數(shù)據(jù)量的持續(xù)增長，未來的磁存儲介質(zhì)必須能在更高的密度下可靠地存儲信息，而我們的研究成果與下一代數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的研發(fā)直接相關(guān)。”