IF 15.8！基于二维铁磁材料的范德华异质结的最新进展

本文精选

二维（2D）铁磁材料因其引人入胜的物理化学性质而成为研究热点，这些性质在基础研究和自旋电子学应用中具有巨大潜力。特别是，2D范德华（vdW）铁磁材料即使在单层水平也能保持结构完整性和化学稳定性。此外，由于其原子级厚度，这些材料可以轻松地与其他2D vdW铁性和非铁性材料堆叠，从而精确调控其物理性质并扩展其功能应用。因此，基于2D vdW铁磁材料的异质结为调控磁性和探索先进自旋电子器件提供了平台。本文旨在综述基于新兴2D vdW铁磁材料的异质结和器件的最新进展。首先总结了2D铁磁vdW异质结的制备方法，随后回顾了两类异质结：铁磁/铁性和铁磁/非铁性vdW异质结。接着，重点介绍了这些异质结中磁性调控的进展以及各种新现象的出现。最后，讨论了此类异质结在自旋电子器件中的应用，并展望了该领域的未来前景和潜在方向。

创新点

1. 2D铁磁材料在单层水平上仍能保持结构完整性和化学稳定性，为自旋电子学提供了新的材料平台。

2. 通过将2D铁磁材料与其他铁性或非铁性材料堆叠，实现了对其物理性质的精确调控，扩展了其功能应用。

3. 2D铁磁vdW异质结为调控磁性和探索新现象提供了新的实验平台。

4. 基于2D铁磁vdW异质结的自旋电子器件在数据存储、逻辑运算和量子计算等领域展现出巨大潜力。

科研工作启发

1. 2D铁磁材料的独特性质为磁性物理和自旋电子学的基础研究提供了新的方向。

2. 通过设计和制备2D铁磁vdW异质结，可以实现对材料性质的精确调控，满足不同应用需求。

3. 2D铁磁vdW异质结为研究磁性调控和新现象提供了新的实验平台。

4. 基于2D铁磁vdW异质结的自旋电子器件在数据存储、逻辑运算和量子计算等领域展现出巨大潜力，推动了自旋电子学的发展。

思路延伸

1. 探索其他二维铁磁材料在范德华异质结中的应用，以进一步扩展其功能和应用范围。

2. 通过设计更复杂的2D铁磁vdW异质结，实现更多功能的自旋电子器件，满足不同应用需求。

3. 通过调控2D铁磁vdW异质结的堆叠方式和界面性质，深入研究磁性调控机制和新现象。

4. 进一步优化基于2D铁磁vdW异质结的自旋电子器件，实现更高性能和更低能耗的自旋电子学应用。

5. 将2D铁磁vdW异质结应用于量子计算和拓扑自旋电子学，探索新的量子现象和应用。

6. 利用2D铁磁材料的柔性和可扩展性，开发用于可穿戴设备和物联网的柔性自旋电子器件。

在生物医学中的潜在应用

1. 基于2D铁磁vdW异质结的自旋电子器件可以用于开发高灵敏度的生物传感器，用于实时监测生物标志物和生理信号。

2. 利用2D铁磁材料的磁性和电子输运特性，开发用于神经接口的自旋电子器件，实现与生物神经系统的无缝连接。

3. 基于2D铁磁vdW异质结的自旋电子器件可以用于开发高精度的医疗诊断设备，实现快速、准确的疾病诊断。

4. 利用2D铁磁材料的柔性和可扩展性，开发用于可穿戴医疗设备的自旋电子器件，实时监测患者的健康状况并提供个性化的医疗建议。

5. 基于2D铁磁vdW异质结的自旋电子器件可以用于开发脑机接口，实现人脑与外部设备的高效通信和控制。

6. 利用2D铁磁材料的磁性和电子输运特性，开发用于生物医学成像的自旋电子器件，提高成像分辨率和灵敏度。

Recent Advances in Two-Dimensional Ferromagnetic Materials-Based van der Waals Heterostructures

ACS Nano (IF 15.8)

Pub Date  : 2025-01-06

DOI : 10.1021/acsnano.4c14733

Zhiheng Zhang, Rong Sun, Zhongchang Wang

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