多鐵性被定義為同時表現(xiàn)出鐵磁性和鐵電性的材料。這些性能使這些材料成為用于各種應(yīng)用的新型多功能材料的構(gòu)件。然而，提高多鐵性的鐵磁性和鐵電性仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。

最近由UNIST的自然科學學院的Geunsik教授和美利堅合眾國加州大學伯克利分校的張翔教授共同進行的一項研究表明，范德瓦爾斯(vdW)部隊可以用來解決這個問題，因此引起了相當多的學術(shù)關(guān)注。

在他們發(fā)表在Nature Communications雜志上的研究中，研究人員證明了實現(xiàn)二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)多鐵性新概念的可行性。所提出的方法是通過化學鍵合緊密結(jié)合鐵磁和鐵電材料來增強兩種性質(zhì)之間相互作用的新方法。該方法已由研究人員通過其理論計算進行測試，使用vdW力的化學鍵合。

顯示出同時鐵電和磁性有序的多鐵性材料可以通過電場控制磁性，反之亦然。通過電場控制磁性的技術(shù)對于高密度存儲器件的開發(fā)尤其重要。為了實現(xiàn)這種技術(shù)，這些鐵力訂單之間的相互作用越大，它就越好。

已對多鐵性進行了廣泛的研究，其中包含單一材料中的鐵磁性和鐵電性。然而，所有這些材料都未能在室溫下表現(xiàn)出多鐵性。因此，特別注意實施二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)多鐵性的新方法，其中鐵電材料和磁性材料結(jié)合在一起。

在該研究中，研究團隊通過堆疊鐵磁性Cr 2 Ge 2 Te 6和鐵電性In 2 Se 3的原子層，提出了“非共價二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)多鐵性”的新概念，從而實現(xiàn)了全原子多鐵性他們還通過實驗和理論研究了二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)多鐵性的鐵磁和鐵電性質(zhì)。這一實驗和理論研究結(jié)果表明，新的多鐵性能夠通過電場完全控制磁場，即使在兩種材料之間的界面處也是如此。 。

在這里，研究人員所承擔的力量不是共價鍵合，而是范德瓦爾斯力量。術(shù)語“范德瓦爾斯力 ”是指分子之間的瞬間吸引力，如雙原子自由元素和單個原子。這些力可能具有吸引力或排斥性，這取決于所涉及的分子之間的距離。

這些研究采用了由鐵磁性Cr 2 Ge 2 Te 6和鐵電性In 2 Se 3單層組成的vdW異質(zhì)結(jié)構(gòu)的第一性原理DFT計算。通過反轉(zhuǎn)In2Se3的電極化，計算出的Cr 2 Ge 2 Te 6的磁晶各向異性在易軸和易平面之間變化(即，鐵磁有序的接通/斷開)，這有望實現(xiàn)磁記憶的新穎設(shè)計。此外，In 2 Se 3變?yōu)榇判澡F電體，根據(jù)其自身的電極化具有可切換的自旋極化。

“從理論上講，我們已經(jīng)證明，層狀鐵電體和鐵磁體可以與范德華力化學耦合，將磁性能改變?yōu)楸葌鹘y(tǒng)磁性更大的值，”Geunsik Lee教授說。“我們設(shè)想多鐵性二元性可能會增加層分辨率數(shù)據(jù)存儲的自由度和信息處理的自由度，因為組成層的磁電和磁光特性各不相同。”