代尔夫特理工大学 信用:CC0公共领域 相变在材料中起着重要的作用
然而，在二维材料中，其中最著名的是石墨烯，相变可能非常难以研究
代尔夫特理工大学和巴伦西亚大学的研究人员开发了一种新方法来帮助解决这个问题
他们将二维材料的超薄层悬挂在一个空腔上，并使用激光跟踪所得薄膜的共振频率
他们的研究成果已经发表在《自然通讯》上
自从石墨烯——有史以来第一种二维(2-D)材料——特殊的电学和机械性质的发现以来，厚度低至单个原子的层吸引了科学界的兴趣
随着最近在这些层中发现独特类型的磁性和电子相，新的功能和现象出现，包括超导、电荷密度波、二维伊辛反铁磁和铁磁相
相变在材料中起着重要的作用:例如，水在室温下是液体，在摄氏零度以下结冰，形成一种性质完全不同的材料
共振运动 在大样品中，有几种技术可以测量这些相变，例如通过测量比热，它可以显示相变的突变
然而，只有少数方法可用于研究质量小于1皮克的原子级薄样品中的这些跃迁
这对于超薄绝缘反铁磁材料来说尤其具有挑战性，因为它们只能与磁性和电子探针弱耦合
代尔夫特理工大学的研究人员现在已经证明，可以通过观察由这些二维材料制成的膜的共振运动来研究这些相位
这些膜可以通过将超薄晶体悬浮在基底的空腔上来形成，从而形成纳米级的鼓
“我们用红色激光跟踪这些膜的机械共振频率，同时用功率调制的蓝色激光使它们以兆赫频率运动，”研究人员马卡斯·什金斯解释说 突然膨胀 当研究人员冷却三氧化二铁、三氧化二镍和三氧化二锰的薄膜时，他们观察到它们的共振频率突然改变
什金斯:“有趣的是，这种变化与这些材料反铁磁地排列它们的磁性自旋的温度一致
“共振频率的变化和相变温度下的磁序之间的相关性是磁无序增加时突然膨胀的结果，类似于从液体到气体的相变
这种膨胀导致膜中的机械应力降低，从而导致共振频率降低，就像吉他弦一样
新的测量概念适用于各种具有不同相变的薄膜系统，研究人员通过观察TaS2中的电荷密度波排序证明了这一点
“由于这个原因，我们相信我们的概念有潜力应用于研究广泛的材料:二维铁磁体、二维复合氧化物薄片和有机反铁磁体，”希金斯说
“我们希望这将有助于更好地理解二维材料的热力学和有序机制
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