从电脑到信用卡再到云服务器，当今的技术依赖于磁体将编码数据保存在存储设备上。但是磁体的大小限制了存储容量；即使是纸一样薄的磁体也会占用可以更好地用于编码信息的空间。
现在，在一项发表于《自然·通讯》的研究中，研究人员已经设计出世界上最薄的磁体之一——一种柔性氧化锌和钴薄片，仅有一个原子厚。“这意味着我们可以使用相同数量的材料存储更多的数据，”加州大学伯克利分校的工程师、该研究的资深作者姚杰说。
除了缩小传统数据存储的尺寸外，厚度小于一纳米的磁体对于开发自旋电子学（spin electronics的缩写）至关重要：自旋电子学是使用电子的自旋方向而不是电荷来编码数据的装置。这种磁体甚至可以帮助激发电子进入“量子叠加”态，这使得粒子可以同时占据多种状态。这样，数据就有可能使用三种状态（向上或向下自旋，或两者同时）而不是通常的两种状态来存储。
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通常，纳米级磁体必须被超冷却到低至零下320华氏度（以维持磁场）。这一要求对创建商业化的自旋电子器件或缩小传统数据存储尺寸构成了巨大的障碍。“您不想随身携带低温冷却器，”芝加哥大学自旋电子学研究员大卫·奥肖姆说，他没有参与这项研究。“因此，拥有在室温下紧凑且灵活的材料非常重要。”
新型磁体的二维晶格在室温下完美运行——甚至在热到可以煮沸水的条件下也能保持磁化。结合这些特定元素的决定至关重要；锌和氧本身不具有磁性，但它们与磁性金属（如钴）相互作用。通过调整钴原子与氧化锌分子的比例，该团队“调整”了材料的磁强度。大约12%的钴是他们的最佳比例——低于6%时，磁体太弱而无法有效工作，而高于15%时，它变得不稳定。
姚认为，来自氧化锌的游离电子有助于稳定钴原子，从而保持磁场完整。“目前的假设，”姚说，“是电子充当信使，使这些钴原子能够‘相互交谈’。”
爱尔兰圣三一学院的计算物理学家斯特凡诺·桑维托也未参与这项研究，他说磁体的实用性将取决于它与其他二维材料的相互作用。他说，像“一副纸牌”一样堆叠各种单原子薄膜，将使工程师能够为从安全数据加密到量子计算等各种应用定制下一代自旋电子学：“这将非常有趣。”