英文原题：Engineering Two-Dimensional Magnetic Heterostructures: A Theoretical Perspective
通讯作者：杜世萱，中国科学院物理研究所
作者：Jinbo Pan (潘金波), Yan-Fang Zhang (张艳芳)，Yu-Yang Zhang (张余洋)， Shixuan Du (杜世萱)
背景介绍
自2017年实验在二维CrI3和CrGeTe3中观测到长程磁序，迅速激发了研究人员对二维（2D）磁性材料的研究兴趣。这些材料以其原子级厚度和无悬挂键的纯净表面，为研究原子尺寸极限下的新奇磁性物理、新奇调控效应，并设计未来高速、低能耗、高密度集成量子计算、存储器件提供了多功能平台。通过将2D磁性材料与其他2D材料集成形成异质结构，层间轨道杂化、自旋-轨道耦合和对称性破缺的协同效应，可实现超越单层材料的性能并导致新的物理现象。
文章亮点
最近，中国科学院物理研究所的杜世萱研究员和潘金波副研究员在《Nano Letters》期刊上发表了一篇关于二维磁性材料界面工程的理论短综述文章。文章首先深入讨论了二维磁性材料中的多种磁相互作用机制，涵盖了磁交换作用、Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用以及磁晶各向异性的微观机制。对比了范德华层间相互作用与体相材料中的相互作用的区别，并探讨了通过范德华层间相互作用来调控磁性材料的方式。
图1. 磁相互作用和层间相互作用示意图
图2. 层间耦合调控磁结构、电子结构、拓扑性质等
总结/展望
本综述提供了对2D磁性材料界面工程的全面理论分析，强调了层间相互作用的基本物理和由此产生的增强和新性质。综述了通过构建2D磁性异质结构调节磁序、增强居里温度（Tc）以及调制拓扑磁结构、自旋极化、电子能带拓扑、谷极化和磁电耦合等性质的机制和进展。通过理解这些基本物理原理和机制，为逆向设计高性能2D磁性异质结、探索其潜在的应用方向和前景奠定基础。综述总结了当前挑战并指导未来研究方向，对自旋电子学、光电子学、量子计算等领域的研究者具有重要参考价值。
相关论文发表在Nano Letters上，中国科学院物理研究所潘金波副研究员为文章的第一作者， 杜世萱研究员为通讯作者。
通讯作者信息：
杜世萱 研究员
杜世萱， 中国科学院物理研究所研究员。她在新型低维材料设计、界面特性等方面做出了许多有影响力的工作。她发表了包括《科学》和《自然》系列在内的320多篇SCI期刊文章。她获得了“国家杰出青年基金”获得者，入选国家百千万人才工程，荣获“中国青年女科学家奖”、北京市科学技术奖、“谢希德”物理奖等。
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Nano Lett. 2024, 24, 47, 14909–14923
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c04251
Published November 18, 2024
Copyright © 2024 American Chemical Society
Editor-in-Chief
Teri W. Odom
Northwestern University
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2-Year Impact Factor
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