多鐵性被定義為同時(shí)表現出鐵磁性和鐵電性的材料。這些性能使這些材料成為用于各種應用的新型多功能材料的構件。然而，提高多鐵性的鐵磁性和鐵電性仍然是一個(gè)巨大的挑戰。

最近由UNIST的自然科學(xué)學(xué)院的Geunsik教授和美利堅合眾國加州大學(xué)伯克利分校的張翔教授共同進(jìn)行的一項研究表明，范德瓦爾斯(vdW)部隊可以用來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，因此引起了相當多的學(xué)術(shù)關(guān)注。

在他們發(fā)表在Nature Communications雜志上的研究中，研究人員證明了實(shí)現二維異質(zhì)結構多鐵性新概念的可行性。所提出的方法是通過(guò)化學(xué)鍵合緊密結合鐵磁和鐵電材料來(lái)增強兩種性質(zhì)之間相互作用的新方法。該方法已由研究人員通過(guò)其理論計算進(jìn)行測試，使用vdW力的化學(xué)鍵合。

顯示出同時(shí)鐵電和磁性有序的多鐵性材料可以通過(guò)電場(chǎng)控制磁性，反之亦然。通過(guò)電場(chǎng)控制磁性的技術(shù)對于高密度存儲器件的開(kāi)發(fā)尤其重要。為了實(shí)現這種技術(shù)，這些鐵力訂單之間的相互作用越大，它就越好。

已對多鐵性進(jìn)行了廣泛的研究，其中包含單一材料中的鐵磁性和鐵電性。然而，所有這些材料都未能在室溫下表現出多鐵性。因此，特別注意實(shí)施二維異質(zhì)結構多鐵性的新方法，其中鐵電材料和磁性材料結合在一起。

在該研究中，研究團隊通過(guò)堆疊鐵磁性Cr 2 Ge 2 Te 6和鐵電性In 2 Se 3的原子層，提出了“非共價(jià)二維異質(zhì)結構多鐵性”的新概念，從而實(shí)現了全原子多鐵性他們還通過(guò)實(shí)驗和理論研究了二維異質(zhì)結構多鐵性的鐵磁和鐵電性質(zhì)。這一實(shí)驗和理論研究結果表明，新的多鐵性能夠通過(guò)電場(chǎng)完全控制磁場(chǎng)，即使在兩種材料之間的界面處也是如此。 。

在這里，研究人員所承擔的力量不是共價(jià)鍵合，而是范德瓦爾斯力量。術(shù)語(yǔ)“范德瓦爾斯力 ”是指分子之間的瞬間吸引力，如雙原子自由元素和單個(gè)原子。這些力可能具有吸引力或排斥性，這取決于所涉及的分子之間的距離。

這些研究采用了由鐵磁性Cr 2 Ge 2 Te 6和鐵電性In 2 Se 3單層組成的vdW異質(zhì)結構的第一性原理DFT計算。通過(guò)反轉In2Se3的電極化，計算出的Cr 2 Ge 2 Te 6的磁晶各向異性在易軸和易平面之間變化(即，鐵磁有序的接通/斷開(kāi))，這有望實(shí)現磁記憶的新穎設計。此外，In 2 Se 3變?yōu)榇判澡F電體，根據其自身的電極化具有可切換的自旋極化。

“從理論上講，我們已經(jīng)證明，層狀鐵電體和鐵磁體可以與范德華力化學(xué)耦合，將磁性能改變?yōu)楸葌鹘y磁性更大的值，”Geunsik Lee教授說(shuō)。“我們設想多鐵性二元性可能會(huì )增加層分辨率數據存儲的自由度和信息處理的自由度，因為組成層的磁電和磁光特性各不相同。”