来源：材料科技在线

氯化铬和溴化铬过去被称为具有面内和面外磁化的过渡金属卤化物。波士顿学院的研究人员发现了一种方法，可以将这两个参数之间的所有成分制成混合卤化物。这种“混合卤化物化学”的结果是氯化铬和溴的结合，氯溴比的调整可以不断变化。研究小组观察到，在调整磁化强度比时，磁化强度从平面内到平面外不断变化。图中显示了不同氯溴比的铬混合卤化物的小晶体。来源：Fazel Tafti，波士顿学院

几十年来，物理学家，化学家和材料科学家一直在探索层状磁性材料的本质，寻找这些材料的性质比表面上看起来更加复杂的线索。

分层材料类似于书的结构。从远处看，它看起来像一个立体的三维物体，但是当仔细观察时，它是由许多平面的、二维的、类似于一本书的书页的叠加而成的。

在过去的十年中，科学家们一直在研究层状磁性材料的“剥落”过程，这是一种材料被系统地切割，直到单个原子片被分离出来的过程。

单一的磁性层状材料的原子片使研究人员能够制造原子平坦、超薄的磁性器件。例如，科学家已经构建了超薄的“磁记忆”单原子片，其中信息存储在原子磁化方向的方向上。

层状物质的磁化通常是由平行的或垂直于原子平面的。换句话说，磁化倾向于指向“内平面”或“外平面”—表示所谓的磁各向异性。

到目前为止，科学家们只知道磁各向异性的面内或面外界限。换句话说，控制磁取向的能力仅由各向异性的两个参数来定义。

在一篇发表在《Advanced Materials》杂志上的新报告中，波士顿学院的研究人员证明，磁各向异性可以在平面内和平面外两个极限之间不断地调节。 该团队报告说，它通过成功地将磁化指向任何空间方向而不是仅在平面内或平面外，在超薄磁性器件领域取得了这一进展。

“除了磁化方向外，我们的团队还发现，这些层状材料的所有特性，包括光吸收、层间距离和磁相变温度，都可以连续控制在任何预期值，”论文的第一作者、波士顿大学物理学助理教授Fazel Tafti说，“这是光学和磁性器件工业在调谐材料性能方面的一次飞跃。”

为了制作这种材料，由Tafti和波士顿学院物理学副教授Kenneth Burch领导的团队开发了一种“混合卤化物化学”方法，研究人员将不同的卤化物原子（如氯或溴）与过渡金属（如铬）结合起来。

Tafti说，通过调整氯与溴的相对组成，研究人员能够在原子水平上调整内部参数，即自旋轨道耦合，这是磁各向异性的来源。

该研究小组报告说，这种调优方法允许在原子水平上对旋转轨道耦合的数量和磁性各向异性的方向进行工程设计。

Tafti说，推进这些类型的材料将构成下一代超薄磁性器件的基础。在未来的某一天，这些设备可能会取代今天使用的晶体管和电子芯片。Tafti说，由于它们的原子尺度，进一步的进步可能会缩小磁性设备的尺寸，因为它们的性能允许将磁性信息组成在这些原子平坦的薄片上。

“从这里开始，我们将继续通过制造铬以外的过渡金属混合卤化物来推动磁性层状材料的发展前沿，”Tafti说，“我们的团队证明了混合卤化物的化学成分不仅限于铬，而是可以推广到20多种其他过渡金属。该项目的联合负责人Kenneth Burch正试图人为地连接不同的磁性层，这样一来，某一层的性质可以根据相邻层中的磁性方向改变相邻层光的传播，反之亦然—这种特性称为磁光效应。”