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 科技日報記者從中國科學技術大學獲悉，該校國家同步輻射實驗室閆文盛教授研究組與孫治湖副研究員合作，通過磁性金屬原子精確可控摻雜的策略，實現了二維石墨烯的室溫鐵磁性。研究成果日前發表在《自然·通訊》上。

石墨烯由于高載流子遷移率、長自旋擴散長度和弱自旋軌道耦合等優良性質，被認為是下一代自旋電子學應用中極具前景的材料。如何在本征抗磁的石墨烯中誘導出穩定的室溫鐵磁性，是石墨烯基自旋電子學器件制備面臨的首要問題之一。

科研人員基于以往二維過渡金屬硫屬化合物的磁性調控研究經驗和DFT材料模擬設計，認為精確可控的磁性過渡金屬（鐵、鈷、鎳等）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，研究組利用氮原子構造錨定位點，將鈷原子牢固地束縛在石墨烯晶格中，從而提供穩定的局域磁矩，并通過鈷—氮—碳之間的軌道雜化形成鐵磁交換作用，最終實現石墨烯的室溫鐵磁性。