北京
在一类不寻常的磁性材料内部，电子的行为出乎物理学家预料：它们几乎陷入停滞，却依然以量子同步的方式整体移动。 芝加哥大学普利兹克分子工程学院（UChicago PME）的研究团队发现，在Fe5GeTe2中，电子可以进入一种电荷有序态。在这种状态下，电子集体运动，保持量子相干，并且移动速度远低于理论预期。这一发现可能迫使科学家重新审视该材料中磁性相互作用的传统解释，同时也为利用不同电子态与磁态之间的切换来存储信息提供了全新可能。 “这是一项偏离理论预测的基础发现。”芝加哥大学助理教授Shuolong Yang表示，“我们现在必须从头思考这种材料的磁性相互作用，但它也为将这种材料用于新型存储器件带来了新机遇。”相关研究成果已发表在《科学进展》上。 Fe5GeTe2属于范德华磁体家族。与普通三维固体不同，这种材料由牢固结合的原子层构成，层与层之间依靠较弱的范德华力维系。该结构使其可以被制成极薄的样品，并具备与传统磁性材料截然不同的物理性质。因此，二维磁体一直是研究热点，因为将磁性组件缩小至数个原子层，有望催生更薄、更易控制的电子器件和自旋电子器件。 Fe5GeTe2尤其值得关注的原因在于，它作为范德华材料，磁性能够在较高的温度下保持稳定。此前实验曾报告，薄的Fe₅GeTe₂薄膜具备接近室温的铁磁性。例如，一项研究显示，12纳米厚的薄膜在293开尔文时仍保持铁磁有序，而双层材料在约229开尔文时依然保持有序。新观察到的集体电子行为与此前发现的高温磁性有何关联，仍需进一步研究。 这一发现不仅挑战了现有的磁性理论，也有望为低功耗存储设备的开发提供全新思路。研究者指出，下一步将探索如何利用这种电子态与磁态的耦合来设计可切换的信息存储介质。
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