科學家突破極限！用原子級薄材料CrPS₄精準操控磁場，開啟科技新紀元

國際科研團隊近日取得重大突破，成功在僅有數個原子厚度的超薄材料CrPS₄中實現精準磁場操控，這項發現將為更輕薄、高效能的未來科技鋪路。此研究完美解決了材料科學領域長年懸而未解的難題，可望催生新一代磁性技術應用。

在數位記憶體運作中，磁性扮演著至關重要的角色。電腦內部就是靠著這些微小的磁性區域來儲存資料，而其中「交換偏壓」現象更是影響磁區行為的關鍵因素。然而，由於交換偏壓通常發生在多層材料間難以觀測的缺陷介面，科學家過去一直苦於無法有效研究與調控。

來自愛丁堡大學、波士頓學院和賓漢頓大學的研究團隊想出妙招突破困境。他們發現無需堆疊不同材料，只要在CrPS₄這種半導體材料中就能實現同等控制效果。研究人員運用尖端成像技術和大規模模擬，成功觀察到CrPS₄超薄片層中因厚度差異自然形成的不同磁區，以及這些磁區在層數邊界的形成、互動與變化過程。

團隊採用的「氮空位中心磁力測定」技術就像一臺超高靈敏度的磁力顯微鏡，利用鑽石感測器來視覺化微觀磁場。研究驚人發現：只需改變CrPS₄內部層狀排列，就能像開關一樣自如控制交換偏壓的開啟與關閉，且過程完全可逆。

愛丁堡大學物理與天文學院的Elton Santos博士生動比喻：「CrPS₄內部的磁區排列就像高速公路的車道，邊界形成完美介面，讓我們能以驚人精度研究和控制磁場行為。」這項發現不僅深化科學界對磁學的理解，更為打造更智慧、更微型且可靠的磁性裝置奠定基礎。

研究團隊指出，此技術可協助工程師設計超微型記憶晶片、可重構感測器，甚至基於磁性原理的量子運算裝置。更難得的是，CrPS₄在空氣中穩定且容易操作，非常適合實際應用。Santos博士強調：「這項突破為我們開啟了原子尺度磁學的觀察視窗，提供了一個透明可靠的研究平臺。」

這項刊登於《自然材料》期刊的研究獲得了英國研究與創新署、美國國家科學基金會和皇家學會的支援，為下一世代磁性科技開啟全新可能。