研究维度对磁性的影响，不仅是低维物理的重要基石，而且直接推动磁存储及自旋电子学的发展。上世纪八十年代磁学界重点研究了二维超薄膜和多层膜磁性，并在巨磁阻效应的发现和应用获得重大突破。随后，人们开始把兴趣转移向更低维的一维链以及零维量子点的磁性。在一维链方面，我们在实验上证明了一维链的本征磁性为超顺磁，并发展了基于spin block 的准一维模型，很好的描述了实验数据。此外，零维量子点的本征超顺磁特性导致磁化方向不稳定，阻碍了在高密度磁存储中的应用，一直是磁性领域努力解决的问题。我们发展了一种具有普适性的金属量子点的生长方法，成功的将磁性量子点生长在具有强表面电子态的Cu（111）表面上，并首次发现了Cu(111)表面电子态能使量子点间产生铁磁耦合，形成了居里温度和本征磁性可调控的人工磁体，为超顺磁量子点的磁稳定性提供了一种全新的方法，对于高密度存储有重要的意义。课题组还将此方法用于有机自旋阀中磁电极的制备，解决了有机自旋阀研究中磁电极与有机层互扩散的瓶颈问题，实现了清晰的界面并得到了迄今报道的最大磁阻。
代表工作：
1. Giant Magnetoresistance in Organic Spin Valves, Dali Sun, Lifeng Yin, Chengjun Sun, Hangwen Guo, Zheng Gai, X.-G. Zhang, T. Z. Ward, Zhaohua Cheng, and Jian Shen*, Phys. Rev. Lett. 104, 236602 (2010)
2. Tuning the Ferromagnetic Coupling of Fe Nanodots on Cu(111) via Dimensionality Variation of the Mediating Electrons, Lifeng Yin, Di Xiao, Zheng Gai, Thomas Z. Ward, Noppi Widjaja, G. Malcolm Stocks, Zhao-hua Cheng, E. Ward Plummer, Zhenyu Zhang, and Jian Shen*, Phys. Rev. Lett. 104, 167202 (2010).
3. “Live” Surface Ferromagnetism and Ferromagnetic to Spin-glass Phase Transition in Fe Nanodots/Cu Multilayers on Cu(111), M.A. Torija, A.P. Li, X. C. Guan, E.W. Plummer, and J. Shen*, Phys. Rev. Lett. 95, 257203 (2005).
4. Frozen Low Spin Interface in Ultrathin Films of Fe on Cu(111), M.A. Torija, Z. Gai, N. Myoung, E.W. Plummer, and J. Shen*, Phys. Rev. Lett. 95, 27201 (2005).
5. Ferromagnetic Stability in Fe Nanodot Assemblies on Cu(111) Induced by Indirect Coupling through the Substrate, J. P. Pierce, M.A. Torija, Z. Gai, Junren Shi, T.C. Schulthess, G.A. Farnan, J. F. Wendelken, E.W. Plummer, and J. Shen*, Phys. Rev. Lett. 92, 237201 (2004).
6. Magnetic moment of fcc Fe(111) ultrathin films by ultra-fast deposition on Cu(111), J. Shen, P. Ohresser, Ch.V. Mohan, M. Klaua, J. Barthel, and J. Kirschner, Phys. Rev. Lett. 80, 1980 (1998)
7. Magnetism in one dimension: Fe on Cu(111), J.Shen, R.Skomski, M.Klaua, H.Jenniches, S.S.Manoharan, and J.Kirschner, Phys. Rev. B 56, 2340 (1997).
8. Structural and magnetic phase transitions of Fe on stepped Cu(111), J. Shen, M. Klaua, P. Ohresser, H. Jenniches, J. Barthel, Ch.V. Mohan, and J. Kirschner, Phys. Rev. B 56, 11134 (1997)
