Chem. Mater. 金屬所有機-無機雜化磁體磁性調控取得重要進展

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導語

中國科學院金屬研究所瀋陽材料科學國家研究中心功能材料與器件研究部張志東研究員、李達研究員指導博士研究生潘德勝，近期在有機-無機雜化磁體磁性調控方面取得重要進展，相關結果發表在Chemistry of Materials (Chem. Mater. 2018 30(24) 8975-8982)雜誌上。

不同於傳統的金屬、合金和氧化物磁體，有機磁體的磁性與合成過程密切相關。在過去的幾十年中，科學家付出很多努力，嘗試發展部份含有或全部由有機分子構成的有機磁體，如分子磁體、磁性有機金屬框架和有機-無機雜化磁性材料。其中，結合無機結構片段和有機分子構築的具有單晶結構特點的有機-無機雜化磁體，由於有機相與無機相界面處存在強的價鍵相互作用，產生了不同於組成單元的、新的性質，在磁電耦合、磁光效應中受到廣泛關注。

有機分子具有柔性、易加工特性，有機-無機雜化磁體可以具有特殊的應用。磁有序溫度高於室溫，是磁性材料能夠在室溫或高於室溫應用的前提。然而，在有機磁體中，除了極為少數的分子磁體和磁性有機金屬框架結構顯示了磁有序溫度接近或高於室溫，文獻中報道的磁性有機-無機雜化材料的磁有序溫度均低於200K。

中國科學院金屬研究所瀋陽材料科學國家研究中心功能材料與器件研究部張志東研究員、李達研究員指導博士研究生

單相(β-Fe3Se4)4[Fe(teta)1.5]雜化納米片，由有機配體Fe(teta)1.5和無機結構單元β-Fe3Se4構建而成，具有四方晶體結構（I4cm）。

(β-Fe3Se4)4[Fe(teta)1.5]雜化納米片在溫度低於530K穩定，高於530K至約700K緩慢分解。5-900K範圍內的磁性測量表明，(β-Fe3Se4)4[Fe(teta)1.5]雜化納米片低於530K無磁相變，在室溫下具有亞鐵磁性。(β-Fe3Se4)4[Fe(teta)1.5]雜化納米片的居里溫度不僅高於亞鐵磁Fe-Se二元化合物（Fe3Se4和Fe7Se8）的居里溫度，也遠高於所有已報道的有序排列的有機-無機雜化材料的磁有序溫度。雜化材料的磁性受到合成條件影響，在483K製備的雜化納米片低溫5K下展示出硬磁特性，矯頑力高達11kOe。

韓拯研究員、李昺研究員和楊騰副研究員在雜化材料的結構和磁性分析方面提供了重要支持。臺灣國立同步輻射研究中心Chinwei Wang博士、韓國材料科學研究所Chuljin Choi教授也參與了本工作。

該項工作得到了國家自然科學基金和科技部重點研發項目資助。

圖1 高溫有機化學溶液法合成新的室溫磁性有機-無機雜化材料(β-Fe3Se4)4[Fe(teta)1.5]納米片的示意圖。

圖2 (a)(β-Fe3Se4)4[Fe(teta)1.5]雜化納米片的掃描電鏡和能譜分析結果，單個納米片的(b)Fe,(c)Se,(d)C和(d)N元素分佈,(f)透射電鏡照片以及相應的(g)選區電子衍射結果。

圖3 523K條件下合成的(β-Fe3Se4)4[Fe(teta)1.5]雜化納米片的磁性能。(a)300K和(b)5K下測量的磁滯回線。(c)5-300K範圍內零場冷(ZFC)和場冷(FC)磁化強度-溫度曲線。(d)5-900 K範圍內場冷磁化率(χ)和磁化率倒數(1/χ)-溫度曲線。

中心簡介

瀋陽材料科學國家研究中心（以下簡稱“國研中心”）作為我國首批建設的6個國家研究國研中心之一，是在原瀋陽材料科學國家（聯合）實驗室和已形成優勢學科群基礎上，依託中國科學院金屬研究所，於2017年11月21日由科技部正式批准組建，並於2018年4月14日正式通過科技部組織的國研中心組建實施方案專家論證會。國研中心主管部門為中國科學院，首屆國研中心主任為盧柯院士。

國研中心定位於創建國際一流的綜合性材料基礎研究平臺，在已經形成優勢學科基礎上，進一步交叉融合，開展材料科技領域的前瞻性、戰略性、前沿性學科交叉基礎研究。

國研中心將主要針對材料領域核心科學問題和共性關鍵技術問題，開展基礎及應用基礎研究，引領材料科學發展，形成顯著國際學術影響力；促進材料技術進步和材料品質提升，催生材料新技術，滿足國家重大工程和經濟建設可持續發展的需求。同時，將建立高水平開放共享研究平臺及運行機制，營造學科交叉融合創新的學術環境，凝聚和培育一批國際一流的材料科學家和專業技術人才，打造材料研究領域人才和技術高地。

歷史與前沿

一個有溫度的平臺一個有深度的平臺

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關鍵字: 張志東 雜化 化學