【复合材料信息】建立抗磁铜和三氧化钨二维非晶体结构，实现室温铁磁性。

与传统的以电荷属性为基础的半导体不同，具有自旋属性的电子设备不仅具有较好的集成度和读写速度，而且能有效地避免热耗散。自旋电子学的发展为信息存储、处理和通信等领域的发展提供了一个新的技术平台，在半导体器件接近其物理极限的背景下。二维铁磁材料作为自旋电子设备的关键材料之一，受到学术界和行业的高度重视，具有重要的基础研究和技术实用价值。但是，在柔和的环境下，对二维铁磁材料的磁性特性进行精确的调节，对磁性产生机制有着深刻的认识，是学术界长期面临的重要挑战。

在这个相关行业，郑州大学许群教授团队提出了二维非晶概念，并试图为室温铁磁性领域准备新的二维非晶材料。近日，该团队许群、徐松等人通过“零价铜原子插层-剥离氧化”的方法，以二维片层二硫化钨和一价铜合物为前驱体，制备了铜原子插层二维非晶三氧化钨材料(2D Cu/WO3），通过向2D Cu/WO3引入了不配对自旋赋予材料室温铁磁的特性，从而研究了相关磁性属性的产生机制。

图1 2D Cu制备示意图和磁性表征/WO3

试验表明，“零价铜原子插层-剥离氧化”的制备工艺可诱导2D Cu为了促进氧空位的形成，/WO3产生晶格畸变，降低WO3晶格的稳定性。随着氧气空间的形成，一些W金属中心恢复，产生四价五价W，引入无配对旋转。同时，这个过程会导致2D。 Cu非晶化材料/WO3；非晶体2D Cu/WO3系统中引入的氧空位和相邻的四价、五价W形成了束缚磁极化子。（Bound Magnetic Polaron）体系。得益于束缚磁极化子的出现，2D Cu与体相三氧化钨(WO3)和晶态铜插层三氧化钨相比，WO3的磁学性能更好。（bulk Cu/WO3)得到了很大的提升。上述磁性产生机制也在密度泛函理论中。（DFT）在计算中得到证实，理论计算显示与体相三氧化钨相比，2D。 Cu/WO3结构显示出更多的磁通量和自旋密度。

图2. 系统中氧空位、四价、五价钨的引入及相关磁学检测表征

这项研究不仅准确地完成了二维三氧化钨的磁学性能调节，而且为开发相关二维铁磁材料和探索磁性机制提供了全新的思路。

研究组介绍

许群教授课题组成立于2001年7月。研究兴趣主要集中在使用绿色化学方法制备功能性纳米材料，包括超临界流体诱导高聚物结晶及其自组装、超临界流体技术制备一层纳米材料及其功能性、超临界流体作为外部生物功能材料、静电纺丝技术制备功能性吸附材料、纳米碳材料及其功能性研究等。

郑州大学许群教授课题组网站：http://www5.zzu.edu.cn/xuqun/index.htm

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202412811

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