Wanneer magnetische materialen ten minste in één dimensie nanometrisch zijn, het oppervlakte-effect domineert vaak het statische en transportgedrag vanwege de beperkte langeafstandsvolgorde en gebroken translatiesymmetrie. De verstoringen in de spin-spincorrelatielengte en onvolmaakte spincoördinatiestructuren maken laagdimensionale magnetische materialen een ideaal platform voor het onderzoeken van magnetisme in gereduceerde afmetingen. Materialen met lage afmetingen, vooral die in twee dimensies (2-D) vormen een conceptueel vlak voor mechanisch flexibele, engineerbare en biocompatibele apparaten met complexe functionaliteiten via een patroon- of montagewijze tot geïntegreerde objecten.

Als een typische antiferromagnetische orde met twee subroosters, rutiel-type fluoriden MF ₂ (M=Mn, Fe, en Co) zijn zeer nuttig gebleken in de context van antiferromagnetische spintronica, vooral in het THz-bereik met optische manipulatie. Echter, het blijft een uitdaging om de verwerkbaarheid van fluoriden in een voorspelbare, gecontroleerde en deterministische manier, wat leerzame informatie niet opgehelderd, zoals hoe het grootte-effect ertoe doet, en hoe het subtiele samenspel tussen de oppervlaktespin-opstelling en faseovergangen werkt.

In een nieuw onderzoekspaper gepubliceerd in het in Peking gevestigde Nationale wetenschappelijke recensie , onderzoekers van de Universiteit van Peking, Shenzhen University en het National Institute for Materials Science (NIMS) rapporteren een asymmetrisch passiveringsvoorstel om de dimensie van fluoriden-nanokristallen te beheersen. In hun protocollen vier soorten oppervlakteactieve stoffen, d.w.z. oliezuur (OAc), oleylamine (OAm), tetraethyleenpentamine (TEPA) en oleylalcohol (OAl) worden geëvalueerd door middel van dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT)-methoden om hun rol bij het beheersen van de groeiwijze te verduidelijken.

"Volgens de berekeningsresultaten een preferentiële aftopping op (001) facet wordt gevonden in alle geëvalueerde moleculen, waaruit blijkt dat de groeirichting van de c-as wordt belemmerd. Daarnaast, de asymmetrische adsorptie van {110} facetten met daaropvolgende blokkering dient als de oorsprong van staafvorming in een richting loodrecht op (110) of (1-10) facet wanneer OAc, OAm- en OAl-moleculen worden gebruikt, ’, verklaren de onderzoekers.

"De experimentele resultaten komen goed overeen met theoretische voorspellingen, waar FeF ₂ nanokristallen met goed gedefinieerde kristallijne oriëntaties worden verkregen, " voegen ze eraan toe.

De auteurs introduceerden verder röntgenfoto-elektronenspectrum met hoge resolutie, terugslagvrije 57Fe Mössbauer spectrometrie, hoge hoek ringvormige donkerveld scanning elektronenmicroscopie en hun overeenkomstige elementaire kaarten, en elektronenenergieverliesspectroscopie om de oppervlakte- en fase-informatie te onderscheiden. Een mogelijke manier om zuurstof op te vangen werd geverifieerd, die grote invloed heeft op het magnetische gedrag van het systeem.

"Een cluster-spin-glasachtige oppervlaktelaag wordt geïdentificeerd aan de hand van de verstoorde translatiesymmetrie aan het oppervlak, die een vastgemaakt FM-moment uitoefent op de AFM-kern. Afwijkende positieve uitwisselingsbias HE en verbeterde magnetische faseovergangstemperatuur worden waargenomen vanwege de interacties tussen vastgezette FM-momenten en de bijbehorende structurele ordeparameters, die gekwalificeerd is in het kader van de Landau-theorie, ', stellen de onderzoekers.

"Deze hoogwaardige fluoriden-nanokristallen zijn sterke kandidaten voor flexibele antiferromagnetische apparaten en sensoren, " voegen ze eraan toe.

"Bovendien, wij zijn van mening dat deze benadering van anisotrope richting van het groeiproces de weg zal banen naar de oplossingssynthese van andere laagdimensionale halogenide-nanokristallen voor opkomende spintronica, zoals de 2-D FeCl ₂ en CrI ₃ ." voorspellen de onderzoekers.