De opkomst van tweedimensionale (2-D) materialen biedt een uitstekend platform voor het verkennen en moduleren van exotische fysieke eigenschappen in de 2-D-limiet, en heeft geleid tot de ontwikkeling van moderne fysica van gecondenseerde materie en nano-elektronische apparaten. Onder verschillende exotische fysieke eigenschappen, 2-D magnetisme is een van de belangrijkste onderwerpen, die potentiële toepassing in spintronica laat zien. In recente jaren, onderzoekers hebben een reeks intrinsieke 2-D magnetische materialen ontdekt, zoals CrI ₃ , Fe ₃ GeTe ₂ , enz. Echter, de meeste tot nu toe ontdekte 2-D magnetische materialen zijn instabiel in de atmosfeer, wat verder onderzoek en de toepassing van 2-D magnetisme beperkt. Daarom, de belangrijkste kwestie is hoe magnetisme kan worden opgewekt in luchtstabiele 2D-materialen.

Onlangs, Professor Wang Jian aan de Universiteit van Peking, in samenwerking met professor Duan Wenhui aan de Tsinghua University, en professor Zhang Yanfeng aan de Universiteit van Peking, gedetecteerde gelokaliseerde magnetische momenten geïnduceerd door Pt-vacatures in overgangsmetaal dichalcogenide PtSe ₂ vlokken, en onthulde de oorsprong en vlokdikte-afhankelijkheid van de gelokaliseerde magnetische momenten. Het artikel getiteld "Magnetic Moments Induced by Atomic Vacancies in Transition Metal Dichalcogenide Flakes" werd online gepubliceerd in Geavanceerde materialen . Professor Wang aan de Universiteit van Peking, Professor Duan aan de Tsinghua University en professor Zhang aan de Peking University zijn de corresponderende auteurs van dit artikel. ja juni, Luo Tianchuang aan de Universiteit van Peking, Lin Zuzhang aan de Tsinghua-universiteit, en Shi Jianping van de Wuhan University droegen in gelijke mate bij aan dit werk (gezamenlijke eerste auteurs).

PtSe ₂ vlokken met een dikte van 8-70 nm werden gekweekt door chemische dampafzetting (CVD), en hun hoge kristallijne kwaliteit werd bevestigd door transmissie-elektronenmicroscopie en elektronendiffractie met geselecteerd gebied. De onderzoekers fabriceerden verder PtSe ₂ apparaten van verschillende diktes en bestudeerden hun elektrische transporteigenschappen. De longitudinale weerstand neemt af met de afname van de temperatuur in een regime op hoge temperatuur, wat typisch metaalachtig gedrag is. interessant, bij het verder verlagen van de temperatuur, de longitudinale weerstand neemt logaritmisch toe en heeft dan de neiging om te verzadigen bij ultralage temperaturen.

Bij lage temperaturen, isotrope negatieve magnetoweerstand (NMR) wordt gedetecteerd wanneer een magnetisch veld in het vlak wordt toegepast. Verdere analyse toont aan dat de logaritmische toename van de longitudinale weerstand met de afname van de temperatuur en de isotrope NMR afkomstig zijn van het Kondo-effect. Het bekende Kondo-effect ontstaat meestal in een niet-magnetisch metaal dat is gedoteerd met magnetische onzuiverheden, als gevolg van de uitwisselingsinteractie tussen de spins van geleidingselektronen van niet-magnetische gastheer en magnetische onzuiverheden. Echter, de karakteriseringsresultaten hebben aangetoond dat er geen magnetische elementen in PtSe . zijn ₂ vlokken.

De oorsprong van de gelokaliseerde magnetische momenten in PtSe ₂ vlokken wordt onthuld door theoretische berekeningen. De Pt-leegstanddefecten zijn onvermijdelijk tijdens de groei van de PtSe ₂ vlokken. De Pt-vacatures resulteren in een asymmetrische verdeling van de bezette spin-meerderheids- en minderheidstoestanden van de p-orbitalen van de drie aangrenzende seleniumatomen, uiteindelijk aanleiding geven tot de gelokaliseerde magnetische momenten. Verrassend genoeg, de waargenomen magnetische momenten lijken dikteafhankelijk te zijn. Bij het verminderen van de dikte van vlokken, het gelokaliseerde magnetische moment wordt groter. theoretisch, het lokale magnetische moment in het monster wordt voornamelijk bijgedragen door de Pt-vacatures op het monsteroppervlak. Bij afnemende dikte van de PtSe ₂ vlok, de oppervlakte-tot-bulkverhouding neemt toe, wat leidt tot een toename van het relatieve aandeel van de oppervlakte vacatures. Als resultaat, het gemiddelde magnetische moment geïnduceerd per defect neemt toe met de afnemende dikte, wat in overeenstemming is met de experimentele waarnemingen. Dit werk biedt een nieuwe route voor de modulatie van magnetisme op atomaire schaal in niet-magnetische 2D-materialen, vooral in luchtstabiele 2D-materialen, en heeft potentiële betekenis in de ontwikkeling van spintronica en kwantuminformatie.