近日，中科院合肥研究院強磁場中心盛志高研究團隊與合作者依托穩態強磁場實驗裝置，采用強磁場下的超快時間分辨磁光探測技術，發現了二維范德瓦爾斯磁性材料中的超長自旋弛豫行為，明確了材料晶格維度和熱擴散各向異性在二維磁性材料的自旋動力學過程中的關鍵作用，相關研究成果發表在2D Materials期刊上。 

　　2017年，科學家在二維范德瓦爾斯(vdW)材料中發現了長程磁有序可以在單原子層厚度維持穩定存在，這一重大發現為二維vdW自旋電子器件的實現提供了理想的材料平臺。為了構建新型的高速自旋電子學器件，vdW磁性體系的超快自旋動力學行為研究必不可少。 

　　瞄準二維磁性材料自旋動力學這一前沿方向，合肥研究院強磁場中心與該院固體所以及安徽大學組成聯合攻關團隊，依托穩態強磁場大科學裝置超導磁體SM1及超快光學系統，利用強磁場下的超快磁光技術(TR-MOKE)，研究團隊對二維vdW半導體Cr₂Ge₂Te₆、二維vdW金屬Fe₃GeTe₂以及三維金屬Cr₃Te₄在強磁場下的光誘導自旋動力學過程進行了詳盡地對比性研究。研究團隊發現，二維vdW磁性材料的再生磁化速度明顯慢于三維材料。更為有趣且重要的是，團隊在國際上首次發現Cr₂Ge₂Te₆具有超長的自旋弛豫行為，即在超快退磁后3500 ps (1ps=10^-12s)的時間尺度內磁性無明顯恢復。模型分析與實驗研究結果揭示了晶格維度和熱擴散各向異性對二維磁性材料的自旋動力學起關鍵作用。 

　　這一超快動力學研究結果不僅有效拓展了二維磁性的研究領域，而且進一步揭示了二維vdW磁性的維度特異性，為其在高頻器件領域的應用提供了研究基礎。 

　　強磁場中心孫韜博士、周春副研究員為論文的共同第一作者，強磁場中心盛志高研究員、安徽大學肖瑞春副教授為論文的通訊作者，本實驗得到了固體所羅軒研究員的大力支持，所使用的高質量樣品由蔣中柱博士提供，計算模擬由強磁場中心李曉明博士完成。強磁場中心為第一作者和通訊作者單位。該工作獲得了國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金項目、中科院前沿科學重點研究項目、強磁場安徽省實驗室方向基金和合肥大科學中心高端用戶培育基金的支持。 

       文章鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1583/ac2ab3

(a)：三個樣品的TR-MOKE信號。(b)：Cr₂Ge₂Te₆在不同時間延遲下的磁光克爾磁滯曲線。(c)：三種模型在激光激發后的自旋弛豫示意圖(其中，κ表示熱導率，紅色區域表示自旋無序，藍色區域表示自旋有序)。