开发高强度且具有长程磁性有序二维材料有助于推动技术进步，但是由于量子波动和热波动以及化学不稳定，如何实现这种磁性二维材料仍具有非常大的困难和挑战。

虽然人们在过渡金属硫化物和金属卤化物的超薄纳米片中实现了磁有序，但是这些材料通常具有空气气氛不稳定的问题。二维碳材料虽然具有较好的强度，但是难以形成高密度的局部磁矩和长程磁有序。

有鉴于此，新加坡国立大学罗健平(LOH Kian Ping)教授、吕炯教授、Chun Zhang、北京大学赵晓续助理教授、北京航空航天大学李景等报道合成空气气氛稳定的氮化碳单层膜（MN₄/CN_x），这种氮化碳单层膜局域超高密度磁性原子，具有优异的室温铁磁性。

本文要点

（1）

在超低压条件进行化学气相沉积，将金属酞菁分子在Cu膜上脱氢聚合，因此在MN₄/CN_x单层膜产生丰富的氮配位点用于与磁性单原子结合，其中M=Fe, Co, Ni。

（2）

修饰的密集MN₄位点能够产生室温强铁磁性，并且能够观测发现异常Hall效应。电子结构理论计算结果说明高密度的金属位点导致Fermi能级附近形成自旋分裂d能带，因此导致较好的长程铁磁交换耦合。这项研究发展了晶圆尺寸具有铁磁性的MCN单层膜，有可能应用于电子学和自旋等领域。

参考文献

Pin Lyu, Ziying Wang, Na Guo, Jie Su, Jing Li*, Dongchen Qi, Shibo Xi, Huihui Lin, Qihan Zhang, Stephen J. Pennycook, Jingsheng Chen, Xiaoxu Zhao*, Chun Zhang*, Kian Ping Loh*, and Jiong Lu*, Air-Stable Wafer-Scale Ferromagnetic Metallo-Carbon Nitride Monolayer， J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c02160

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c02160