二維（2D）材料的突出特點(diǎn)是所有原子都在一個(gè)平面上，這帶來(lái)了相應(yīng)的“畫布”概念：二維材料就像是空白的畫布，而在其上添加不同的化學(xué)基團(tuán)，將賦予材料不同的性質(zhì)，就像是使用不同的顏料或油墨作畫，得到千差萬(wàn)別的畫作一樣。石墨烯是二維材料的代表，也是最近幾年材料領(lǐng)域中炙手可熱的明星，它層出不窮的應(yīng)用讓人目不暇接，嘆為觀止。但它的一個(gè)缺點(diǎn)還沒(méi)有被太多強(qiáng)調(diào)——沒(méi)有磁性。如果石墨烯具有了磁性，它的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃俅渭眲U(kuò)張。

    讓石墨烯變得有磁性，其中一種方法是在其表面上加入氫原子，形成所謂的graphane（石墨烷）。但這種材料的穩(wěn)定性是個(gè)問(wèn)題，整個(gè)過(guò)程很難控制。最近，馬德里自治大學(xué)的Iván Brihuega博士領(lǐng)導(dǎo)的來(lái)自西班牙、法國(guó)和埃及的合作研究團(tuán)隊(duì)在《Science》上發(fā)表文章，報(bào)告他們通過(guò)在石墨烯上添加氫原子，可以使其產(chǎn)生磁矩，而且這種可以在較大距離范圍內(nèi)產(chǎn)生鐵磁性。（Atomic-scale control of graphene magnetism by using hydrogen atoms. Science, DOI: 10.1126/science.aad8038）

    在這項(xiàng)研究中，研究人員利用了這樣一個(gè)現(xiàn)象：當(dāng)整個(gè)晶體的兩個(gè)亞晶格出現(xiàn)不平衡的時(shí)候，石墨烯會(huì)產(chǎn)生磁性。這意味著存在于不同亞晶格中的原子數(shù)量會(huì)因?yàn)辄c(diǎn)缺陷或幾何形狀的原因而變得不相等。這使得吸附在晶體表面的氫附加原子（adatom）能夠結(jié)合到碳原子的pZ-軌道。最終的結(jié)果是在該蜂窩晶格上形成磁矩，相同亞晶格上的磁矩都會(huì)按照鐵磁性排列，而當(dāng)它們處于相對(duì)的亞晶格上時(shí)則按反鐵磁性排列。

    同一期的《Science》上，新罕布什爾大學(xué)的Shawna Hollen和俄亥俄州立大學(xué)的Jay Gupta對(duì)這一成果發(fā)表了評(píng)論文章（DOI: 10.1126/science.aaf4521）。Hollen和Gupta認(rèn)為，這樣的材料如果用于存儲(chǔ)信息，存儲(chǔ)密度將會(huì)比之前技術(shù)高的多的多。但他們也指出，要實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用還必須克服一些障礙，比如在大規(guī)模制備的條件下實(shí)現(xiàn)原子級(jí)的精確度。

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