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 中國科學技術大學國家同步輻射實驗室教授閆文盛研究組與副研究員孫治湖合作，通過磁性金屬原子精確可控摻雜策略，實現二維石墨烯的室溫鐵磁性。相關成果日前發表于《自然—通訊》。

石墨烯以其獨特的力學和電學特性，被稱為“神奇材料”，是下一代自旋電子學應用中極具前景的材料。如何在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。目前，研究人員已嘗試多種途徑實現石墨烯中的鐵磁有序，但獲得的磁矩往往相對較弱且不穩定，鐵磁有序無法在室溫下維持。

該研究組基于以往磁性調控研究經驗，認為精確可控的磁性過渡金屬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，他們在共摻雜氮原子的輔助下，將鈷原子穩定地錨定在石墨烯晶格中，從而在石墨烯中激活了室溫鐵磁性。

該研究組利用兩步浸漬—熱解的方法，在氮原子輔助下，將鈷原子摻雜在石墨烯晶格中，樣品在室溫下飽和磁化強度為0.11emu/g，居里溫度達到400K。通過同步輻射軟、硬X射線譜學技術和多種X射線譜學解析方法，研究人員證實樣品中的鈷是以平面四邊形四氮化鈷結構單元原子級分散于石墨烯晶格中的，排除了磁性起源于鈷相關第二相的可能，四氮化鈷結構單元是室溫鐵磁性的主要來源。（桂運安）