Domain walls may play an important role in future electronic devices, given their small size as well as the fact that their location can be controlled. Here, we report the observation of room-temperature electronic conductivity at ferroelectric domain walls in the insulating multiferroic BiFeO(3). The origin and nature of the observed conductivity are probed using a combination of conductive atomic force microscopy, high-resolution transmission electron microscopy and first-principles density functional computations. Our analyses indicate that the conductivity correlates with structurally driven changes in both the electrostatic potential and the local electronic structure, which shows a decrease in the bandgap at the domain wall. Additionally, we demonstrate the potential for device applications of such conducting nanoscale features.

We present direct evidence for room-temperature magnetization reversal induced by an electric field in epitaxial ferroelectric BiFeO3-ferrimagnetic CoFe2O4 columnar nanostructures. Piezoelectric force microscopy and magnetic force microscopy were used to locally image the coupled piezoelectric-magnetic switching. Quantitative analyses give a perpendicular magnetoelectric susceptibility of approximately 1.0 x 10(-2) G cm/V. The observed effect is due to the strong elastic coupling between the two ferric constituents as the result of the three-dimensional heteroepitaxy.

Spin-orbit torque (SOT) manipulation of perpendicular magnetization is essential for realizing spintronic storage and logic devices. When a charge current flows through a heavy metal/ferromagnetic layer structure, a spin current can be generated by the heavy metal and injects into the ferromagnetic layer with perpendicular magnetic anisotropy and switch its magnetization via the SOT. However, in order to realize the deterministic switching, an in-plane external magnetic field is needed to break the inversion symmetry, a technological requirement that hampers the practical application of SOT. Pt/Co multilayer is a good magnetic recording media and, thus, the all-electric manipulation of its perpendicular magnetic moments is of practical significance. The noncollinear spin structure in Mn3Sn allows an unconventional spin polarization direction, and the associated SOT can switch the magnetic moments in the absence of an external field. In this work, we demonstrate the field-free SOT switching of a heterostructure utilizing Mn3Sn and Pt/Co multilayer as the spin source and the ferromagnetic layer with perpendicular magnetization, respectively. Our results are important for advancing the development of spintronic devices based on noncollinear antiferromagnets.

The emergence of microfluidic devices integrated with nanostructures enables highly efficient, flexible and controllable biosensing, among which zinc oxide (ZnO) nanostructure-based fluorescence detection has been demonstrated to be a promising methodology due to its high electrical point and unique fluorescence enhancement properties. The optimization of microfluidic synthesis of ZnO nanostructures for biosensing on chip has been in demand due to its low cost and high efficiency, but still the flow-induced growth of ZnO nanostructures is not extensively studied. Here, we report a simple and versatile strategy that could manipulate the local flow field by creating periodically arranged micropillars within a straight microchannel. We have explored the effects of perfusion speed and flow direction of seed solution, localized flow variation of growth solution and growth time on the morphology of nanostructures. This provided a comprehensive understanding which governs nanostructure fabrication controlled by flow. The results demonstrated that localized flow in microfluidic devices was essential for the initiation and growth of zinc oxide crystals, enabling precise control over their properties and morphology. Furthermore, a model protein was used to demonstrate the intrinsic fluorescence enhancement of ZnO nanostructures as an example to reveal the morphology-related enhancement properties.

Modulable electronic and magnetic structures significantly extend the properties and applications of two-dimensional (2D) materials. 2D antiferromagnets (AFM) can even become ferromagnets (FM) by various approaches, which ignites growing research interests in 2D AFM. Through first-principles calculations, we find that the adsorption of Li (electron doping) and F (hole doping) on the surface of MnPSe3 can induce half-metallicity with opposite spin polarizations. The adsorption site, concentration, charge transfer, and the exchange energy are investigated in detail, indicating the robustness of half-metallicity. At the interface of MnPS3/Au(111) heterostructure, we find electrons transfer from Au(111) to MnPS3, forming the Ohmic contact and inducing AFM-FM transition. All our results show that ferromagnetic MnPX3 (X = S and Se) monolayer with half-metallicity can be easily obtained, which may be of great significance in 2D spintronic materials and devices.