扭曲工程Twist engineering，即特定取向二維（2D）晶體層的排列方式，在控制電荷自由度方面取得了巨大的成功，特別是在雲紋晶體中，產生相關和拓撲電子相方面特性。然而，儘管開創性的理論研究，已經預測到非平凡的磁性和磁振子，可以透過扭轉2D磁體來製造，但透過扭轉twisting，來設計自旋自由度的實驗，仍然難以捉摸。近日，密歇根大學趙劉燕Liuyan Zhao團隊，聯合德州理工大學何瑞Rui He團隊在Nature Physics上發文，報道製作了二維磁體的扭曲雙層，即三碘化鉻（CrI3），並展示了其中二維磁性的成功扭曲工程。研究確定了一個新的磁性基態特徵，不同於天然的兩層（2L）和四層（4L）CRI3。研究表明，對於非常小的扭曲角，這種出射磁性emergent magnetism，可以透過2L和4L CRI3的加權線性疊加來很好地近似，而對於大的扭曲角，主要類似於孤立的2LCRI3。然而，在中等扭曲角下，存在有限的淨磁化強度，該淨磁化強度不能簡單地從任何均勻堆疊配置中推斷出來，而是由於單個莫爾超晶胞內的鐵磁和反鐵磁交換耦合之間的競爭時，引入了自旋阻挫spin frustrations 而出現的。
圖1：TDB CRI3的樣品製備、TEM和磁拉曼表徵。
圖2：TDB CRI3的磁拉曼光譜的扭轉角依賴性。
圖3：選定的扭曲角下TDB CRI3的磁拉曼光譜的磁場依賴性。
圖4：1.1°TDB CRI3的拉曼圓二色性和磁圓二色性。
文獻連結：https://www.nature.com/articles/s41567-021-01408-8
https://doi.org/10.1038/s41567-021-01408-8
本文譯自Nature。
