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《由于Rashba效应，石墨烯-铁磁体界面的重要Dzyaloshinskii-Moriya交互作用。》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2018-05-30

  • 利用石墨烯丰富的自旋相关性质的可能性已经引起了对自旋电子学进展的关注。高速和低能耗设备的承诺推动了对稳定手性自旋纹理的层状结构的搜索，比如拓扑保护的skyrmions。在此，我们演示了在石墨烯/铁磁性金属界面中诱导的手性自旋纹理。石墨烯是一种弱的自旋轨道耦合材料，一般不会引起足够的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用来影响磁手性。我们证明，由于Rashba效应，确实石墨烯确实诱导了一种Dzyaloshinskii-Moriya交互作用。使用自旋极化电子显微镜的第一原理计算和实验表明，这种石墨烯诱导的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用在与重金属的界面上具有相似的大小。这一工作为以二维材料为基础的自旋轨道飞行器铺平了道路。

    ——文章发布于2018年5月28日

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相关报告

  • 《石墨烯晶体管是磁电》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2017-12-11
    • 能够在材料中仅使用一种应用电压来控制磁性，从而使磁性电子器件，如非挥发性的晶体管，对于未来的自旋电子学应用是很重要的。美国的一组研究人员现在已经为实现这个目标迈出了重要的一步，他们制造了一个包含“神奇材料”石墨烯的装置，石墨烯是一种具有非常高机动性的2D碳片，它与磁电铬氧化物相互作用。该装置预计将以极低的功率运行，并且在室温和以上温度下具有非易失的电流比和电控制的自旋极化。 自旋电子学是一种利用电子的自旋和电荷的技术。旋转可以是“向上”或“向下”，而这个属性可以用来存储和处理设备中的信息，这些设备应该比传统的电子设备更小、更有效，而传统的电子设备只依赖于存储和交换电荷。这是因为使用自旋的信息处理和存储可能使用很少的能量。 然而，要想让这些设备与硅技术相竞争，研究人员需要找到一种方法，通过应用电场而不是磁场来翻转旋转，或者使用电流驱动的开关(后者需要更多的能量)。电子自旋可以通过电场控制的材料被称为磁电学，但它们很少在室温下工作，而且通常很难制造。 氧化铬诱导石墨烯自旋极化 由内布拉斯加-林肯大学的Peter Dowben领导的研究小组已经发现，外部电压可以用来控制氧化铬层石墨烯的磁性。虽然这种氧化物在反铁磁中是大体积，没有净磁化，但它的[0001]表面确实有一个定义良好的磁矩，它的方向可以通过一个应用的电场来控制。更重要的是，铬氧化物的表面自旋极化仍然存在，即使它被埋在一层。这意味着，由于邻近效应，或交换耦合，可以利用它在相邻的石墨烯层诱导自旋极化。 研究小组的扫描探针显微镜和拉曼光谱实验揭示了两种材料之间的电荷转移，石墨烯被p掺杂。他们还发现在材料的费米能级上有150个meV的变化(决定哪个能级被占据或部分被占据的能级，以及那些被电子占据的能级)。 确认结果 研究人员用密度-功能理论计算证实了这些结果，也表明，电荷转移相对较小，在石墨烯的费米能级附近，诱导自旋极化非常高。研究人员说，这意味着我们可以期望在这个系统中有一个巨大的可控制的自旋流 石墨烯在其自然状态下没有磁矩，只有弱自旋轨道耦合。Dowben解释说:“为了开发这种材料的自旋电子学设备，以前的研究重点是在碳片上引入磁矩，尽管缺陷工程是由样品的电荷流动构成的。”但有其他方法可以做到这一点。 他告诉nanotechweb.org，“我们的方法是不同的，它是基于界面与邻近的功能介电体的相互作用，它在石墨烯中诱导高自旋偏振，同时允许它保持较高的电荷迁移率。” 团队，报告其在Appl中的工作。理论物理。其中包括来自内布拉斯加-林肯大学、布法罗大学、中国科学技术大学、合肥和内布拉斯加大学的研究人员。 ——文章发布于2017年11月27日
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  • 《研究揭示了石墨烯界面在微观层面的特性》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2021-04-25
    • AZO于2021年4月22日发布关于石墨烯的内容，文章指出石墨烯是一种二维材料，其中的碳原子组织成六边形结构。这种材料具有特殊的化学和物理性能，如导热性和导电性、机械灵活性、化学稳定性、选择性透水性、亚纳米厚度和光学透明度。 由于这些特性，石墨烯在催化剂、电能存储、海水淡化和透明电极中的许多不同应用得到了广泛的分析。 石墨烯是一种极薄的材料，因此，为了使其在实际应用中可行，它需要沉积在作为衬底的其他材料上。 其中一个具有重要科学意义的课题是衬底上的水和石墨烯之间的嵌层是如何发生的。润湿性是指界面水与固体表面保持接触的可能性，它依赖于材料的疏水性。石墨烯的润湿性不同于大多数材料，其润湿性随基底类型的不同而不同。 更具体地说，基底的润湿性不受其表面存在一层石墨烯的强烈影响。石墨烯这种不寻常的润湿性可以用“润湿透明”一词来解释，因为石墨烯-水界面的润湿特性通过薄石墨烯对衬底和水之间的相互作用没有太大的影响。 通过不同的水接触角(WCA)测量，分析了石墨烯在不同基体上的润湿性。WCA是一种常用的量化材料疏水性的方法，因为当材料变得更疏水时，材料与水滴之间的接触角也会增加。 这些分析暗示，尽管石墨烯单层的润湿性相当透明，但随着层数的增加，石墨烯变得越来越疏水。 但WCA测量只能提供石墨烯-水界面宏观特征的数据，不能提供石墨烯-水界面存在的界面水的完整图像。 虽然其他方法，如基于反射的红外光谱或拉曼光谱，已经常用于定量微观性质，但它们不适合选择性地显示界面水分子。 这是因为界面水分子的振动光谱信号完全被本体水发出的大信号所掩盖。因此，分子水平的研究在石墨烯这一领域的研究中很大程度上缺乏也就不足为奇了。 最近，韩国首尔基础科学研究所(IBS)分子光谱与动力学中心(CMSD)和高丽大学的一个研究团队展示了石墨烯润湿性的起源。 使用一种被称为“振动和频率产生光谱(VSFG)”的方法，研究人员有效地可视化了石墨烯-水界面上水分子的氢键结构。作为二阶非线性光谱学，VSFG可以选择性地检测中心对称性受损的分子。 由于在整体液体中，水分子的方向呈各向同性分布，因此可见性石墨烯界面上的水分子是不可见的，因此可见性石墨烯界面水分子的结构和行为是分析的完美技术。 研究人员还注意到包裹氟化钙(CaF2)衬底的多层石墨烯上的水分子的VSFG光谱。该团队能够监测到水分子氢键结构的差异。 当存在四个或更多石墨烯层时，VFSG光谱中出现一个约3600 cm−1的典型峰值。这种峰与水分子有关，水分子中悬浮的-OH基团不会与相邻的水分子形成氢键，这是疏水界面上常见的典型特征。 这是首次观察到水分子在水-石墨烯界面上的氢键结构。 该团队还比较了从量化光谱估算的VSFG润湿性值与与量化wca相关的计算附着力能。 研究人员发现，这两种特征彼此高度相关。这表明VSFG可以在分子水平上分析二维材料的润湿性。 这也证明了VSFG技术可以作为一种量化水在隐藏表面上的附着能的替代方法，而在隐藏表面上量化水接触角是困难的，甚至是不可能的。 “这项研究是第一个案例描述石墨烯表面疏水性的增加在分子水平上取决于石墨烯层的数量,”和“振动和频代光谱学可以用来作为一个通用的工具,了解任何功能的二维材料的属性,“第一和指出该研究的第二作者KIM Donghwan和KIM Eunchan KIM。
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