一、碘化镍二维材料中的“多铁”状态:铁电与铁磁同时存在
近日,麻省理工学院的物理学家在一种像单层原子一样薄的材料中发现了奇异的“多铁性”状态。他们的观察结果首次证实了多铁性可以存在于完美的二维材料中。这些发现为开发更小、更快、更高效的数据存储设备铺平了道路,因为这些设备一般采用超薄多铁位以及其他新的纳米级结构构建而成。
研究者解释,二维材料就像乐高积木——你把一个放在另一个上面,就可以制作出与任何一块都不同的东西。现在团队有了一个新的乐高积木:单层多铁,可以与其他材料堆叠以产生有趣的特性。
在大多数情况下,材料要么是铁电的,要么是铁磁的,它们很少同时体现两种状态。但近年来,科学家们在实验室中合成了具有多铁特性的材料,既可以用作铁电体,也可以用作铁磁体,并且有一种奇怪的耦合方式。例如,电子的磁自旋不仅可以通过磁场切换,还可以通过电场切换。
所有已知的多铁性例子都是三维的,那这些状态能否以二维形式存在于单个原子片中?为了回答这个问题,该团队研究了碘化镍(NiI 2),这是一种众所周知的散装多铁性合成材料。
虽然其他二维材料(如石墨烯)可以简单地通过从石墨等大块版本中剥离层来制造,但碘化镍的获取更困难,该团队需要一种新方法来合成二维形式的材料。研究团队借鉴了一种称为外延生长的技术,其中薄的原子片材料在另一种基材上“生长”。团队使用六方氮化硼作为大块基础,并将其放入熔炉中。在这种材料上,他们将其流过镍和碘化物粉末,它们以完美的原子薄碘化镍薄片沉积在氮化硼上。
研究人员逐渐将二维薄片冷却至低至20开尔文的温度,此前观察到该材料以三维形式表现出多铁特性。然后他们进行了单独的光学测试,首先探测材料的磁性,然后是电学特性。在大约20开尔文的温度,结果发现该材料既是铁磁的又是铁电的。
该团队的实验证实,碘化镍在其二维形式中是多铁性的。更重要的是,这项研究首次证明了多铁有序可以存在于二维中——这是构建纳米级多铁存储位的理想维度。
题为Evidence for a single-layer van der Waals multiferroic的相关研究论文发表在《自然》上。
前瞻经济学人APP资讯组
论文原文:
二、有哪些品牌的积木值得大家推荐呢?
积木玩具因其益智性和创造性而深受各个年龄段人群的喜爱。以下是一些值得推荐的积木品牌:
1. 乐高(LEGO):全球最知名的积木品牌,以其高质量的塑料积木和丰富的主题系列而闻名,适合不同年龄段的玩家。
2. 美高(Mega Bloks):加拿大品牌,以适合幼儿的大颗粒积木和与知名IP合作的系列而受到欢迎。
3. 布鲁可(BLOCO):中国品牌,专注于儿童积木玩具,产品设计注重安全性和教育性。
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5. 启蒙(Keenway):中国品牌,以其丰富的积木系列和亲民的价格受到消费者喜爱。
6. 森宝(SEMBO):中国品牌,积木产品涵盖多个主题,包括军事、城市、科技等,设计新颖。
7. 星堡(XINGBAO):中国品牌,积木产品以高性价比和多样化的主题受到市场欢迎。
8. 乐拼(LEPIN):中国品牌,以其模仿乐高系列的产品而知名,价格相对低廉。
9. 科乐(COBI):波兰品牌,以其历史主题和军事主题的积木系列而受到特定群体的喜爱。
10. 纳米积木(Nanoblock):日本品牌,以其微型的积木颗粒和精细的设计而闻名,适合喜欢挑战的玩家。
选择积木品牌时,可以根据个人喜好、年龄、预算以及积木的材质、安全性、教育性等因素进行综合考虑。同时,购买时应注意选择正规渠道,确保产品的质量和安全性。
三、皮秒超声如何揭示二维范德华材料中力的细微差异?
纳米级揭示力的秘密:声速与结构的舞蹈
科学家们在《高级功能性材料》上揭示了一项革命性的发现,他们利用皮秒超声波这一微纳米尺度的测量工具,揭示了力的本质与材料微观结构之间的微妙关系。诺丁汉大学与拉夫堡大学的联合研究团队,如同医生探查人体内部的超声技术,却在原子世界中创造了奇迹。
在日常生活中,力无处不在,从宏观的引力法则到微观的电子互动,其测量往往在宏观世界里相对容易,但在纳米世界,如二维范德华材料的10^-9米尺度上,力的细微差别变得极其难以捉摸。这些二维材料,如同一层层原子紧密相连的薄片,共价键与范德华力交织,构成独特的物理和化学特性。
诺丁汉大学的Wenjing Yan博士解释,他们的皮秒超声波技术,就像是对原子世界进行无损“听诊”,通过120飞秒的激光脉冲激发声子,观察它们在材料内部的传播速度,从而揭示原子键的强度和范德华力的秘密。她打了个比喻:“就像煎饼和约克郡布丁,虽然原料相同,但烹饪过程的不同导致了结构和特性的差异,这是在纳米世界里范德华力微妙变化的写照。”
拉夫堡大学的Alexander Balanov和Mark Greenaway博士进一步阐明,超声波像弹簧一样与材料互动,通过测量声速和材料变形,科学家们能精确计算出共价键和范德华力的相对强度。这就像通过计算机模拟,预测不同堆叠方式如何影响材料的电性、弹性,甚至化学性质,为设计“乐高积木”般的材料打开了新可能。
这一突破性成果将纳米级的力探索推向了一个全新的高度,它不仅揭示了力的微观世界,也为材料科学的未来发展提供了强有力的工具。我们期待这项技术在探索更多未知的纳米世界中,如同微小的交响乐团指挥,引导我们演奏出更加精细的物理和化学乐章。