研究人员首次成功地在室温下展示了一种基于2D磁性材料的设备。2D磁性晶体显示为蓝色，黄色和白色球，是铁，碲和锗原子的混合物。大绿松石箭头表示 2D 磁铁的磁化方向。灰色的晶体是石墨烯通道的碳原子。较小的绿松石箭头表示从2D磁体注入石墨烯通道的自旋极化电子。在这里，2D磁体充当自旋极化电子的来源和石墨烯通道的自旋传输和通信。来源：查尔姆斯理工大学

具有磁性的新量子材料的发现可以为超快速和更节能的计算机和移动设备铺平道路。到目前为止，这些类型的材料已被证明只能在极冷的温度下工作。现在，瑞典查尔姆斯理工大学的一个研究小组是第一个使由二维磁性量子材料制成的设备在室温下工作的人。

当今的 IT 快速扩展产生了大量需要存储、处理和通信的数字数据。随之而来的是不断增长的能源需求——预计到 30 年将消耗全球能源消耗总量的 2050% 以上。为了解决这个问题，研究界已经进入了材料科学的新范式。二维量子材料的研究和开发，形成片状，只有几个原子厚，为计算机和手机中可持续，更快，更节能的数据存储和处理打开了新的大门。

在实验室中分离出的第一个原子薄材料是石墨烯，一种单原子厚的石墨平面，导致了2010年诺贝尔物理学奖。而在2017年，首次发现了具有磁性的二维材料。磁铁在我们的日常生活中发挥着重要作用，从汽车和家用电器中的传感器到计算机数据存储和内存技术，这一发现为各种技术设备开辟了新的、更可持续的解决方案。

“二维磁性材料更具可持续性，因为它们原子薄，并提供独特的磁性，使其在开发新的节能和超快速传感器应用以及先进的磁存储器和计算概念方面具有吸引力。这使他们成为一系列不同技术的有希望的候选者，“查尔姆斯理工大学量子器件物理学教授Saroj Dash说。

首次在室温下演示基于2D磁铁的设备

到目前为止，研究人员只能在实验室环境中的极低温度下展示二维磁铁，即所谓的低温，从而抑制了它们在社会中的更广泛使用。但是现在，查尔姆斯理工大学的一组研究人员已经能够在室温下首次展示一种新的基于二维磁性材料的装置。他们使用铁基合金（Fe5格特2）与石墨烯，可用作自旋极化电子的源和检测器。现在人们相信，这一突破将在多个行业以及我们的日常生活中实现一系列技术应用。

“这些2D磁铁可用于在计算机中开发超紧凑，更快，更节能的存储设备。它们还可用于开发用于广泛应用的高灵敏度磁传感器，包括生物医学和环境监测，导航和通信，“量子器件物理学博士后，发表在Advanced Materials上的该研究的第一作者Bing Zhao解释说。

传统的电子逻辑器件以非磁性半导体为基础，利用电荷流来实现信息处理和通信。另一方面，自旋电子学器件利用电子的自旋来产生和控制电荷电流，并相互转换电信号和磁信号。通过将处理、存储、传感和逻辑结合在一个集成平台中，自旋电子学可以补充并在某些情况下优于基于半导体的电子产品，在扩展、功耗和数据处理速度方面具有优势。

更多信息：赵兵等人，范德华铁磁体Fe 5 GeTe 2 /石墨烯异质结构室温自旋阀，先进材料（2023）。DOI： 10.1002/adma.202209113

期刊信息：先进材料