重大进展！嘉定团队捕捉到铅笔芯中的磁性

09-05 06:24

提及磁性材料，人们首先想到的往往是铁、钴等金属元素。在新材料领域，有理论预测：把铅笔芯的主要成分碳切割成极窄的纳米带时，会产生磁性，成为神奇的“碳磁铁”。若这一猜想得到证实，将为未来信息技术发展开辟极具潜力的新道路。

近期，位于菊园新区“嘉定科创核”的中国科学院上海微系统与信息技术研究所王浩敏团队与合作者在基础科学领域取得重大突破。他们成功制备出锯齿型石墨烯纳米带，并首次在室温状态下观测到纯碳的磁性，相关研究成果已发表在著名期刊《自然材料》上。

王浩敏介绍：“这个项目从2021年开始，前后历时约4年。锯齿型石墨烯纳米带是由纯碳制成的非常窄的条带，理论预测它可能有特殊磁性，但此前一直没人能在实验中真正‘看到’并确认这种磁性，尤其是在室温下，这就是我们要挑战的目标。”

王浩敏表示，合格的石墨烯纳米带要足够长、边缘像锯齿一样整齐干净，且非常稳定。经过反复实验和验证，研究团队采用了巧妙方法，像做“三明治”一样制造出整齐的纳米带。“我们先用平整的绝缘材料（六方氮化硼）做基底，然后用特殊方法在其表面刻出细小、整齐的沟槽，最后让碳原子精准地在沟槽里生长成我们想要的锯齿型条带。这样长出来的条带又直又长、边缘整齐干净，还很稳定。”

锯齿型石墨烯纳米带只有头发丝的几万分之一宽，产生的磁性信号极其微弱，传统方法根本检测不到。为了“看到”磁性，研究团队使用了非常灵敏的扫描NV色心显微镜，终于在室温下检测到了石墨烯纳米带的磁性信号，同时还用电学测量方法交叉验证，进一步证实了磁性的存在。王浩敏说：“非金属的纯碳材料在常温下也能拥有磁性，这颠覆了我们对磁性来源的传统认知。更重要的是，我们发现这种磁性可以通过电来影响，为开发全新的电子器件提供了可能。”