新型磁材料遇磁场会形变中国科学报

近日，西安交通大学前沿院教授郑彦臻团队在单分子磁体研究中发现了形状能响应磁场变化的单分子磁环，并取名为单分子磁致伸缩体。该研究成果在线发表于《国家科学评论》上。

示意图。西安交通大学供图

大数据与量子技术的快速发展对高密度信息存储和量子载体提出了迫切需求。然而，随着微电子器件趋向原子尺度，传统块体磁性材料不可避免地受限于“超顺磁效应”这一物理壁垒，导致磁记忆丧失。

在此背景下，团队利用配位化学精确构筑的单分子磁体凭借其在单分子层面的慢磁弛豫与磁滞特性，成功突破了传统磁学极限。在此基础上，单分子磁体如果能进一步成为磁场与应变之间的感应桥连，则可通过磁弹耦合进一步开拓该类材料在其他领域的应用。

以往的磁致伸缩现象主要基于磁畴的翻转或者磁各向异性轴的变化。后者可由顺磁性材料产生，也可以在分子磁体中观察到，但是基于磁耦合相互作用导致的磁致伸缩现象却仍未被证实。由于{Fe?Gd?}分子结晶于立方空间群、Fe(III)和Gd(III)具有半充满的磁性轨道，磁各向异性对该晶体的磁致伸缩效应贡献十分有限。因此，通过对{Fe?Gd?}晶体随温度变化的磁致伸缩行为的深入研究，郑彦臻团队发现并证实了低温下{Fe?Gd?}晶体的大磁致伸缩效应由分子内Fe(III)和Gd(III)之间的铁磁耦合所产生，该铁磁耦合作用产生的大自旋基态能快速响应磁场，从而产生宏观的晶体伸缩现象，可称之为单分子磁致伸缩体。