開發高強度且具有長程磁性有序二維材料有助于推動技術進步，但是由于量子波動和熱波動以及化學不穩定，如何實現這種磁性二維材料仍具有非常大的困難和挑戰。
雖然人們在過渡金屬硫化物和金屬鹵化物的超薄納米片中實現了磁有序，但是這些材料通常具有空氣氣氛不穩定的問題。二維碳材料雖然具有較好的強度，但是難以形成高密度的局部磁矩和長程磁有序。
有鑒于此，新加坡國立大學羅健平(LOH Kian Ping)教授、呂炯教授、Chun Zhang、北京大學趙曉續助理教授、北京航空航天大學李景等報道合成空氣氣氛穩定的氮化碳單層膜（MN4/CNx），這種氮化碳單層膜局域超高密度磁性原子，具有優異的室溫鐵磁性。
本文要點
（1）
在超低壓條件進行化學氣相沉積，將金屬酞菁分子在Cu膜上脫氫聚合，因此在MN4/CNx單層膜產生豐富的氮配位點用于與磁性單原子結合，其中M=Fe, Co, Ni。
（2）
修飾的密集MN4位點能夠產生室溫強鐵磁性，并且能夠觀測發現異常Hall效應。電子結構理論計算結果說明高密度的金屬位點導致Fermi能級附近形成自旋分裂d能帶，因此導致較好的長程鐵磁交換耦合。這項研究發展了晶圓尺寸具有鐵磁性的MCN單層膜，有可能應用于電子學和自旋等領域。
參考文獻
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
