原子厚度扩展二维金属有机框架中的铁磁性

铁磁性（FM）是永磁体、数据存储及其他通过在标准应用与器件中实现而直接影响我们日常生活的技术的基石。当将块体材料缩减为二维（2D）磁性各向同性形式时，Mermin-Wagner定理排除了在有限温度下由短程交换相互作用介导的这种集体态。有趣的是，当材料中存在显著磁各向异性时该预言失效，正如近来在单层范德瓦耳斯晶体中所证明的那样。在此之前，生长在金属衬底上的单层金属有机框架（MOFs）是实现二维铁磁性最早的候选者之一。此类高期望基于二维MOF磁中心的化学与间距可控、有机连接子的可调性以及所展现的丰富自组装结构。然而，尽管多次尝试，扩展的二维MOF铁磁性在实验上一直难以实现。在本工作中，我们证明了在Au(111)上生长的由9,10-二氰基蒽（DCA）分子与Fe吸附原子构成的原子厚度二维MOF中发生了扩展的协同铁磁性。我们通过一种实验多技术方法并结合最先进的第一性原理计算证实了这一点。特别地，该二维铁磁体遵循一级相变，居里温度TC ~ 35 K，由主要经由分子连接子（J=2 meV）的交换相互作用驱动，并表现出面外方形滞后回线。我们二维MOF的严格周期性使我们能够设想制造超高密度单原子磁存储器，并为探索可显著提升基础超顺磁极限的周期性磁性二维模型开辟了道路。