九州工业大学利用有机自由基晶体实现30K级强磁材料

新技术 2019年01月25日
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日本九州工业大学利用有机自由基晶体成功实现了30K(开尔文)级的强磁性材料。诺贝尔物理学奖(1977年)获得者菲利普·沃伦·安德森(P. W. Anderson)早在1963年就在其经典著作中指出了“利用有机晶体制作磁铁”的潜在可能性。50多年后的今天,九州工业大学利用有机自由基晶体成功实现了30K级的强磁性材料。

相关研究人员在20世纪下半叶对有机自由基晶体展开了积极研究,20世纪末合成了非常多的有机强磁性材料,但这些材料的强磁转变温度大多在1K以下,即使是罕见导入重元素后显示强磁性的材料,转变温度最高也只有17K。此次研发小组利用高压力环境,终于实现了强磁转变温度接近30K的有机强磁性材料。

九州工业大学利用有机自由基晶体实现30K级强磁材料

此次九州工业大学的研发小组对1个分子含4个Se原子,并且在大气压下拥有11K强磁转变温度的有机自由基晶体进行各向同性压缩,在2万气压的高压力下成功将强磁转变温度升高至27.5K,另外还发现,这种状态是所有磁性物质(自旋)都朝向相同方向的理想强磁状态。

在这一过程中,高压环境被用来操作有机自由基分子的积层结构。本次研究取得的成果对采用有机分子的功能性材料开发非常有用,不仅如此,从重新认识轻元素材料的潜在可能性这个角度来说,也产生了非常大的影响。

本次研究成果的论文发布在美国物理学会杂志《物理评论B》(Physical Review B)上,并于2019年1月17日在线公开,作为优秀研究成果入选了“编辑推荐(Editors’ Suggestion)”,在Highlights页面(https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.99.014417)进行了介绍。

文 JST客观日本编辑部

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