目前发现了很多二维磁性材料，它们在超薄自旋电子器件领域具有非常重要的应用价值。今天，容我简单介绍一类特殊的二维磁性材料Cr基MXene。

早在2011年gogotsi发现MXene以来，人们就开始探索这类材料的磁性，下面最早的几篇文献均理论计算预测Cr基MXene具有磁性：

[1] Half-Metallic Ferromagnetism and Surface Functionalization-Induced Metal-Insulator Transition in Graphene-like Two-Dimensional Cr2C Crystals, Acs Appl. Mater. Inter., 2015, 7, 17510.

[2] Tunable electronic and magnetic properties of Cr2M'C2T2 (M' = Ti or V; T=O, OH or F), Appl. Phys. Lett., 2016, 109, 203109.

后来理论计算发现Cr2NO2是高居里温度的半金属材料 [3] Tunable Magnetism and Transport Properties in Nitride MXenes, ACS Nano, 2017, 11, 7648.

理论研究也证明这类材料设计的自旋阀开关比极大：

[4] Rationally designed high-performance spin-filter based on two-dimensional half-metal Cr2NO2, Matter, 2019, 5, 1304.

这些工作引起了Gogotsi课题组实验工作者的兴趣，这个工作证明了Cr2TiC2Tx具有磁性，且表现出磁阻效应。然而，其呈现自旋玻璃态，磁有序温度很低。

[5] Evidence of a magnetic transition in atomically thin Cr2TiC2Tx MXene, Nanoscale Horiz., 2020, 5, 1557.

进一步的研究表明该材料表面F、O混合吸附，且F可以在高温下得以去除。

[6] Multimodal Spectroscopic Study of Surface Termination Evolution in Cr2TiC2Tx MXene, Adv. Mater. Interfaces, 2021, 8, 2001789.

[7] Oxycarbide MXenes and MAX phases identification using monoatomic layer-by-layer analysis with ultralow-energy secondary-ion mass spectrometry, Nature Nanotechnology, 2022, 17, 1192.

然而，Cr基MXene的高居里温度、高自旋极化仍未在实验中得以实现。理论研究进一步分析显示，F/O混合吸附的Cr2TiC2Tx体系在金属Rh的覆盖下，可以形成长程有序的反铁磁结构。

[8] Changing the spin disorder of two-dimensional magnetic Cr2TiC2Tx to long-range order through noble metal adhesion, Iscience, 2024, 27, 109227.

为了让实验室更方便的实现高居里温度、高自旋极化Cr基MXene的制备，第一性原理结合机器学习分析发现Cr2COx体系是高居里温度、高自旋极化材料，不论x为何值，也不论表面O如何吸附。至此，只要合成Cr2CTx，然后把表面的F、OH消除，就可以得到高居里温度、高自旋极化二维磁性材料。

[9] Machine Learning and Theoretical Prediction of Highly Spin-Polarized Cr2COx MXene with Enhanced Curie Temperature, Advanced Functional Materials, 2024, 202411170

本人研究Cr基MXene的磁性近10年，对Cr基MXene以及磁性计算较为熟悉，有兴趣的朋友欢迎多交流！