ACS applied materials & interfaces：V2C MXene纳米片的本征室温铁磁性

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一、文章概述

具有内在磁性的二维材料由于其在低功耗电子和自旋电子学中的潜在应用而受到广泛关注。到目前为止，只有少数的本征磁性二维材料被报道。在这里，我们报告了通过层错配工程实现二维V2C MXene纳米片的本征铁磁行为。在室温下，经过小角度扭转的V2C MXene纳米片具有稳定的固有铁磁响应，饱和磁矩为0.013 emu/g。通过x射线吸收光谱、电子顺磁共振(EPR)和光电子能谱分析对其进行了深入研究。结果表明，层间对称断裂扭转降低了v3d态的简并和van Hove奇点。这导致了费米能级附近的电子态密度的重新分布，并因此激活了斯通纳铁磁与改进的流动电子密度d。这项工作突出了V2C MXene作为本征室温铁磁材料在自旋电子学或基于自旋的电子学方面的潜在应用前景。

二、图文导读

图1所示.(a) V2C MXene超薄纳米片制备原理图。(b)非扭曲ML V2C MXene的SEM图像。(c)非扭曲ML V2C MXene的TEM图像。插图为非扭曲ML V2C MXene的HRTEM截面图像。(d) (c)中环绕区域的SAED图形。(e) V2C MXene纳米片的AFM图像。(f) V2C MXene纳米片的TEM图像(插图为截面TEM图像)。(g) V2C MXene纳米片的HRTEM图像。

图2.(a)从插图中的纳米片区域中选择V2C MXene纳米片的SAED图像。(i) V2C MXene纳米片的角度分布直方图。(j, k)从(f)中选取同一位置不同焦平面的HRTEM图像。(l) (j)与(k)合并图像。

图3.(a) 300k下非扭曲的ML V2C MXene和扭曲的V2C MXene纳米片的磁滞回线。(b)非扭曲ML V2C MXene和(c)扭曲V2C MXene纳米片的ZFC和FC磁化强度与温度的关系。

图4.(a)非扭曲的ML V2C MXene和扭曲的V2C MXene纳米片的实验V k边XANES光谱。(b)两种模型结构的V k边XANES谱模拟:正常堆叠的V2C MXene纳米薄片(左)和扭曲的V2C MXene纳米薄片(右)。(c)非扭曲ML V2C MXene和扭曲V2C MXene纳米片的V L2、3边XANES和(d) EPR谱。

图5.(a)不旋转和有旋转的V2C MXene纳米薄片示意图，以及扭曲的V2C MXene纳米薄片中相应的布里ouin区旋转。(b, c)扭曲V2C MXene纳米片能带结构表征。(d)非扭曲的ML V2C MXene(橙色线)和扭曲的V2C MXene(紫色线)纳米片的UPS光谱。

三、全文总结

综上所述，我们扩展了MXene家族在自旋电子学中的应用，采用高剪切剥离法成功合成了室温下磁性为0.013 emu/g的扭曲V2C MXene纳米片。对V2C MXene纳米片的结构、电子和磁性的详细研究表明，V2C MXene纳米片的强铁磁性来自于小角度扭曲引起的费米能级附近出现的显著的d态密度。在费米能级上增加的态密度满足斯托纳准则，激活了室温铁磁性。这表明扭转化学可能为材料科学的发展开辟了一个新的视野。

文章链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.1c07906