从计算机到信用卡再到云服务器，当今的技术都依靠磁铁将编码数据保存在存储设备上。但磁铁的大小限制了存储容量;即使是像纸一样薄的磁铁也会占用可以更好地用于编码信息的空间。

现在，一项已发表的研究在自然通讯在美国，研究人员设计了一种世界上最薄的磁铁——由氧化锌和钴组成的只有一个原子厚的柔性薄片。“这意味着我们可以使用同样数量的材料存储更大数量的数据，”加州大学伯克利分校的工程师、该研究的资深作者姚洁(Jie Yao)说。

除了简化传统的数据存储，厚度小于一纳米的磁铁对于发展自旋电子学(自旋电子学的简称)是必不可少的:利用电子的自旋方向而不是电荷来编码数据的设备。这种磁铁甚至可以帮助激发电子形成一种“量子叠加态,它可以让粒子同时占据多种状态。这样，数据就有可能使用三种状态进行存储——向上或向下旋转，或者同时使用两种状态，而不是通常的两种状态。

通常，纳米级磁铁必须过冷到零下320华氏度保持磁场．这一要求给制造商业自旋电子设备或缩小传统数据存储带来了很大障碍。“你不会想随身携带一个低温冷却器的，”芝加哥大学的自旋电子学研究员David Awschalom说，他没有参与这项研究。“所以拥有一种在室温下既紧凑又灵活的材料是非常重要的。”

这种新型磁铁的二维晶格在室温下也能完美发挥作用，甚至在足以烧开水的高温条件下也能保持磁化。将这些特殊元素结合起来的决定非常关键;锌和氧本身是没有磁性的，但它们与钴等磁性金属相互作用。通过调节钴原子与氧化锌分子的比例，该团队“调节”了材料的磁性强度。大约12%的钴是他们的最佳位置——当钴含量低于6%时，磁铁就太弱而不起作用，当钴含量超过15%时，它就变得不稳定。

姚认为来自氧化锌的游离电子有助于稳定钴原子，保持磁场的完整性。“目前的假设，”姚说，“是电子充当信使，让这些钴原子彼此‘交谈’。”

爱尔兰三一学院的计算物理学家Stefano Sanvito也没有参与这项研究，他说磁铁的用途将取决于它如何与其他二维材料相互作用。他说，将各种单原子薄膜层层叠加，“就像一副扑克牌”，将让工程师们为从安全数据加密到量子计算等一系列应用量身定制下一代自旋电子学:“这将非常有趣。”