西安交大前沿院在单分子磁体自旋波激发研究中取得突破

在信息技术的飞速发展中，探索更快、更节能的信息存储与传输方式具有重要的科学意义。自旋波用于信息传递无需电荷参与，具有无焦耳热损耗的特点，因而基于自旋波激发和传递原理制作而成的电子设备的能耗将极大降低。基于此，能产生自旋波激发的材料备受关注。在此之前，该类材料多集中于无机块体材料，如钇铁石榴石、CoFeB合金和NiO薄膜等。

近日，西安交通大学前沿院翟沅琦助理教授（郑彦臻团队）通过精准的配位化学设计，采用氟桥联策略与多齿醇胺配体协同作用，在溶剂热条件下成功合成了一例具有独特亚铁磁基态的3d-4f异金属团簇分子——{Cr₂Dy₄}（图1）。该团簇表现出典型的单分子磁体行为，磁滞回线具有软磁的特点（矫顽场为1000 Oe）；另外，利用非弹性中子散射技术，团队探测到该体系中离散的量子化自旋波激发峰（108−352 GHz），首次证实了单分子磁体中的量子自旋波激发。这一发现不仅拓展了单分子磁体的功能边界，也为量子自旋电子学的发展提供了新的方向。

图1. {Dy₄Cr₂}的晶体结构、XPS、质谱、磁性及非弹性中子散射谱

该研究成果近期以《Cr-Dy单分子磁体的量子自旋波激发》“Quantum Spin Wave Excited from a Cr–Dy Single-Molecule Magnet”为题发表在国际权威期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。前沿院凌博恺博士为论文第一作者，翟沅琦助理教授、郑彦臻教授及松山湖材料实验室付振东副研究员为论文通讯作者，西安交通大学为本论文第一完成单位。该工作的中子散射实验由日本质子加速器研究综合体（J-PARC）科学家古府麻衣子（Maiko Kofu）完成，质谱测试由广东工业大学邓洁薇完成，工作得到国家自然科学基金、高等学校的学科创新引智计划资助，同时感谢西安交通大学分析测试中心的支持和帮助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c13628

郑彦臻课题组主页：http://gr.xjtu.edu.cn/web/zheng.yanzhen/home