物理學(xué)家在2D磁體中發(fā)現(xiàn)"Magnon"的起源 可能被證明對(duì)信息編碼有用

　　萊斯大學(xué)的物理學(xué)家們已經(jīng)證實(shí)了磁子的拓?fù)鋵W(xué)起源，他們?nèi)昵霸谝环N二維材料中發(fā)現(xiàn)的磁性特征可能被證明對(duì)編碼電子自旋的信息有用。最近在線發(fā)表在美國物理學(xué)會(huì)雜志《Physical Review X》上的一項(xiàng)研究描述了這一發(fā)現(xiàn)，它提供了對(duì)被稱為二維范德瓦爾斯磁體的材料中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的自旋激發(fā)的新理解。

　　這些材料對(duì)于自旋電子學(xué)研究人員而言興趣越來越大，自旋電子學(xué)是固態(tài)電子學(xué)界的一個(gè)運(yùn)動(dòng)，它利用電子自旋對(duì)信息進(jìn)行編碼以進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)和通信。

　　自旋是量子物體的一個(gè)固有特征，電子的自旋在帶來磁性方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

　　PRX研究的共同通訊作者、萊斯大學(xué)物理學(xué)家Dai Pengcheng說，對(duì)二維材料三碘化鉻的非彈性中子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了他的小組和其他人2018年在該材料中發(fā)現(xiàn)的自旋激發(fā)的拓?fù)湫再|(zhì)的起源，這種激發(fā)被稱為磁子。

　　研究生Lebing Chen展示了他在萊斯大學(xué)實(shí)驗(yàn)室制作的三碘化鉻晶體。原子級(jí)薄的二維三碘化鉻的堆積層具有不尋常的電子和磁性，可能被證明對(duì)"自旋電子"技術(shù)有用，該技術(shù)將信息編碼在電子的自旋中。

　　該小組在橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的濺射中子源進(jìn)行的最新實(shí)驗(yàn)顯示，三碘化鉻中電子的"自旋-軌道耦合誘發(fā)了自旋之間的不對(duì)稱相互作用"，Dai說。"結(jié)果，電子的自旋以不同的方式感受到移動(dòng)核的磁場(chǎng)，這影響了它們的拓?fù)浼ぐl(fā)。"

　　在范德瓦爾斯材料中，原子般薄的二維層像書頁一樣堆疊在一起。層內(nèi)的原子是緊密結(jié)合的，但層與層之間的結(jié)合很弱。這種材料對(duì)于探索不尋常的電子和磁性行為非常有用。例如，單一的二維三碘化鉻片具有與使磁性貼紙粘在金屬冰箱上的那種磁性秩序。三個(gè)或更多二維層的堆疊也有這種磁秩序，物理學(xué)上稱之為鐵磁。但是兩層疊加的三碘化鉻具有一種相反的秩序，被稱為反鐵磁性。

　　這種奇怪的行為促使Dai及其同事對(duì)這種材料進(jìn)行研究。萊斯大學(xué)的研究生Lebing Chen是本周PRX研究和2018年同一雜志上的研究的主要作者，他為ORNL的實(shí)驗(yàn)開發(fā)了制造和對(duì)齊三碘化鉻片的方法。通過用中子轟擊這些樣品，并用中子飛行時(shí)間光譜法測(cè)量所產(chǎn)生的自旋激發(fā)，Chen、Dai及其同事可以辨別材料的未知特征和行為。

　　在他們之前的研究中，研究人員表明三碘化鉻由于磁子的移動(dòng)速度如此之快，感覺就像沒有阻力的移動(dòng)一樣，所以它能制造自己的磁場(chǎng)。戴說，最新的研究解釋了為什么兩個(gè)二維的三碘化鉻層的堆疊具有反鐵磁秩序。

　　戴說："我們?cè)谠摬牧现邪l(fā)現(xiàn)了依賴堆疊的磁秩序的證據(jù)。發(fā)現(xiàn)這種狀態(tài)的起源和關(guān)鍵特征很重要，因?yàn)樗赡艽嬖谟谄渌S范德瓦爾斯磁體中。"