近日,，鄭州大學許群教授課題組利用CO2在非范德華力晶體孔道內構建強內應力場,，成功制備具有室溫響應的二維鐵磁性VO2,，文章以“Conversion of Non-van der Waals VO2 Solid to 2D Ferromagnet by CO2-Induced Phase Engineering”為題發(fā)表在國際權威期刊《Nano Today》，鄭州大學博士研究生周燕南和閆鵬飛為文章的共同第一作者,，通訊作者許群教授,。

面對更先進的信息技術需求，在更高集成度,、更高快速響應,、更低功耗等方面對電子器件有更高的要求,，為量子計算、高頻器件,、高密度信息存儲做好技術儲備,，其中獲得室溫鐵磁性半導體是一個重要的環(huán)節(jié)。近年來,，二維鐵磁材料由于其少層原子層厚度和可控的電子自旋,，已成為下一代自旋電子器件的研究熱點。現(xiàn)有非磁性二維材料中誘導磁矩是通過調節(jié)應變,、邊緣結構或缺陷工程來引入電荷載流子,，這些都集中在外部誘導磁響應上，如何突破傳統(tǒng)制備模式并深刻理解二維鐵磁材料的本征特性極具重要意義,。

過渡金屬氧化物VO2表現(xiàn)出許多新的物理現(xiàn)象,，如金屬-絕緣體轉變和室溫鐵磁性。在強相關過渡金屬氧化物（TMOs）材料中,，d層和f層電子其自由度（自旋,、電荷和軌道矩）的相互作用使得結構和磁性對溫度、壓力和組分等參數(shù)的微小變化非常敏感,，然而多數(shù)情況,，來自外部誘導的局部磁矩非常弱，并且產生的磁性通常只關聯(lián)表面少數(shù)原子,。因此相較于缺陷工程,，如何打破序參量的對稱性，在材料中創(chuàng)造新的表面或誘導晶體到無定形的轉變,，進而產生本征磁各向異性,，是一個有效的路徑。

許群教授課題組提出一種CO2誘導相變工程策略,，將非范德華體相VO2成功轉化為室溫響應的2D鐵磁體,。引入的CO2不僅可以引發(fā)材料表界面相變，還可以在VO2的晶格孔道中產生強大的內力場,，由此導致的共價鍵選擇性斷裂,，將三維VO2晶體轉化為二維納米片，最終獲得“鎖定”的亞穩(wěn)相的2D拓撲結構并表現(xiàn)出顯著增強的室溫鐵磁響應,。該研究工作為二維非范德華鐵磁體的制備開辟了一條新途徑,，同時對CO2在晶體孔道中產生的內應力及其關聯(lián)亞穩(wěn)相產生的機理進行了探討，為進一步拓展超臨界CO2在構筑新型納微結構上的應用奠定了實驗和理論基礎,。

該工作得到了國家自然科學基金,、鄭州大學一流學科計劃等項目的支持。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013221001973?dgcid=author