Nanotechnology：靜電紡絲含高度取向范德華CrI3包裹體的功能化磁性復合納米/微纖維

DOI: 10.1088/1361-6528/abd4a3

在本研究中，通過靜電紡絲技術在以聚環氧乙烷為基質的納米/微纖維內合成了高度取向的三碘化鉻（CrI3）磁性包裹體。結構、微觀結構和光譜分析表明，CrI3納米級包裹體均勻分散在纖維內部，在室溫下呈C2/m單斜晶結構，其c軸垂直于纖維墊平面，而ab層在平面內。磁性能分析表明，樣品在約55-56K處發生鐵磁-順磁相變，低于塊體CrI3。值得注意的是，當外加磁場垂直于纖維墊平面時，從M-H曲線觀察到場致變磁轉變發生在約45K以下處，而當磁場在平面內時，這種轉變大大減弱。這種各向異性行為可歸因于沿CrI3 c軸堆積層從反鐵磁到鐵磁層間磁矩排列的場致變化。這些CrI3電紡纖維利用其各向異性2D層狀材料特性，為自旋電子學應用提供了一種合成具有高度取向范德華包裹物的磁性復合纖維的有效途徑。

圖1.PCx墊的樣品制備方案和物理外觀。

圖2.PC0.05（a）和PC0.10（b）電紡樣品以及CrI3和PEO粉末的XRD圖比較，包括C2/m單斜晶結構的CrI3參考峰。插圖顯示（004）小峰，對應于55.50°附近的CrI3 C2/m單斜晶結構。

圖3.PC0（左）、PC0.05（中）和PC0.10（右）的SEM圖像及其直徑分布。

圖4.對應于Cu網格上的PC0、PC0.05和PC0.10纖維的HAADF-STEM圖像。與PC0不同，PC0.05和PC0.10中的不均勻白色對比度對應于纖維內部嵌入的CrI3納米顆粒。

圖5.PC0、PC0.05和PC0.10的EDX分析。

圖6.（a）-（c）ZFC（空心）和FC（實線符號）磁化曲線，（d）-（f）與CrI3粉末相比，PC0.05和PC0.10在100 Oe的外加磁場下的dM/dT曲線。

圖7.（a）CrI3粉末，PC0.05在（b）垂直和（c）平行（平面內）磁場下，以及（d）PC0.10在平行磁場下的等溫磁滯回線。插圖為低場M（H）曲線區域的放大。

圖8.（a）CrI3粉末和（b）PC0.05（在垂直磁場下）的場致變磁轉變特性，（c）在垂直磁場下，CrI3粉末和PC0.05的變磁性臨界場（H*）隨溫度的變化。