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 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家同步輻射實驗室教授閆文盛研究組與副研究員孫治湖合作，通過磁性金屬原子精確可控?fù)诫s策略，實現(xiàn)二維石墨烯的室溫鐵磁性。相關(guān)成果日前發(fā)表于《自然—通訊》。

石墨烯以其獨特的力學(xué)和電學(xué)特性，被稱為“神奇材料”，是下一代自旋電子學(xué)應(yīng)用中極具前景的材料。如何在石墨烯中誘導(dǎo)出穩(wěn)定的室溫鐵磁性，是石墨烯基自旋電子學(xué)器件制備面臨的首要問題之一。目前，研究人員已嘗試多種途徑實現(xiàn)石墨烯中的鐵磁有序，但獲得的磁矩往往相對較弱且不穩(wěn)定，鐵磁有序無法在室溫下維持。

該研究組基于以往磁性調(diào)控研究經(jīng)驗，認(rèn)為精確可控的磁性過渡金屬摻雜是解決這一問題的有效方案。為了克服將過渡金屬原子嵌入石墨烯晶格的巨大勢壘，他們在共摻雜氮原子的輔助下，將鈷原子穩(wěn)定地錨定在石墨烯晶格中，從而在石墨烯中激活了室溫鐵磁性。

該研究組利用兩步浸漬—熱解的方法，在氮原子輔助下，將鈷原子摻雜在石墨烯晶格中，樣品在室溫下飽和磁化強度為0.11emu/g，居里溫度達到400K。通過同步輻射軟、硬X射線譜學(xué)技術(shù)和多種X射線譜學(xué)解析方法，研究人員證實樣品中的鈷是以平面四邊形四氮化鈷結(jié)構(gòu)單元原子級分散于石墨烯晶格中的，排除了磁性起源于鈷相關(guān)第二相的可能，四氮化鈷結(jié)構(gòu)單元是室溫鐵磁性的主要來源。（桂運安）