佛罗里达州立大学化学与生物化学系教授Michael Shatruk说。
只有几个原子厚度的二维材料为微观尺寸的新技术提供了革命性的可能性，但与现有机器具有相同的功能。
佛罗里达州立大学的研究人员发现了一种生产一类二维材料并增强其磁性的新方法。这项研究发表在《安吉旺特化学》杂志上。
研究小组对由铁、锗和碲元素（称为FGT）制成的金属磁铁进行了实验，取得了两项突破：一是收集方法比传统方法多出1000倍的材料，二是通过化学处理改变FGT磁性的能力。
领导这项研究的化学与生物化学系教授迈克尔·夏特鲁克说：“二维材料的化学、物理和潜在用途真的很吸引人。”“我们正在开发更高效的电子设备，这些设备消耗更少的电力，更轻，更快，反应更快。二维材料是这个等式的重要组成部分，但要使它们可行，还有很多工作要做。我们的研究就是其中的一部分。”
研究小组开发的纳米片的显微图像。（Michael Shatruk提供）
这项研究从液相剥离开始，这是一种溶液处理技术，可以大量地从层状晶体中产生二维纳米片。研究小组发现，其他化学家正在使用这种方法合成二维半导体。他们决定将其应用于磁性材料。
液相剥离使化学家能够收集更多的这些材料，而不是通过在收集过程中使用胶带的更广泛的机械剥离技术。在Shatruk的案例中，它使研究人员能够收集到比机械剥离方法多1000倍的材料。
“这是第一步，我们发现它非常有效，”Shatruk说。“做了去角质手术后，我们想，‘去角质似乎很容易。如果我们把化学应用到这些脱落的纳米片上呢？’”
他们在剥离方面的成功产生了足够的FGT，可以进一步探索这种材料的化学性质。研究小组将纳米片与一种名为TCNQ（即7,7,8,8-四氰喹诺二甲烷）的有机化合物混合在一起。通过将电子从FGT纳米片转移到TCNQ分子，这一过程创造了一种新材料FGT-TCNQ。
这种新材料是另一项突破——一种具有更高矫顽力的永久磁铁，矫顽力是磁铁承受外部磁场能力的一种衡量标准。
在最先进的技术中使用的最好的永磁体可以承受几个特斯拉的磁场，但是用像FGT这样的二维磁体实现这样的电阻更具挑战性，因为块状材料中的磁矩可以在几乎可以忽略不计的磁场下翻转——也就是说，材料的矫顽力几乎为零。
将FGT晶体剥离成纳米片得到的材料矫顽力约为0.1特斯拉，这对于许多应用来说还不够高。当FSU的研究人员将TCNQ添加到FGT纳米片中时，他们将矫顽力提高到0.5特斯拉，增加了五倍，对于二维磁体的潜在应用非常有希望，例如自旋滤波，电磁屏蔽或数据存储。
FGT的晶体结构示意图。（Michael Shatruk提供）
与需要电力来维持磁场的电磁铁不同，永久磁铁本身就具有持久的磁场。它们是各种技术的关键部件，比如核磁共振成像仪、硬盘驱动器、手机、风力涡轮机、扬声器和其他设备。
研究人员计划探索通过其他方法处理材料的可能性，例如通过气体输送或通过剥离TCNQ或类似活性分子的分子层并将其添加到磁性材料中。他们还将研究这种处理如何影响其他二维材料，如半导体。
这是一个令人兴奋的发现，因为它为进一步探索开辟了许多途径，”博士候选人和合著者戈文德·萨朗说。“有很多不同的分子可以帮助稳定二维磁铁，使多层材料的设计成为可能，这些材料的磁性可以通过操纵来增强其功能。”
这项研究的共同作者包括FSU本科生Jaime Garcia-Oliver和教师研究员闫欣。来自西班牙瓦伦西亚大学的合作者是Alberto M. Ruiz和jos
这项研究得到了美国国家科学基金会的支持。
