一种银(Ⅰ)配合物反铁磁性耦合机理的分子轨道研究

采用密度泛函理论结合对称性破损方法, 研究了一种氮氧自由基Ag(Ⅰ)配合物的反铁磁性耦合机理. 通过磁性-结构相关性研究和单占据分子轨道分析表明, 氮氧自由基间存在通过Ag(Ⅰ)离子的反铁磁性超交换耦合, Ag(Ⅰ)离子在其中起到了重要的桥梁作用. 自旋集居数显示, 沿ONCNO-Ag- ONCNO链有弱的自旋离域, 同时也表明了其反铁磁性超交换耦合路径的存在. 研究还发现, Ag(Ⅰ)与氮氧自由基中氧原子的Ag—O键的确为具有明显离子特性的非典型共价键, 正是通过此键引发了氮氧自由基间的反铁磁性耦合.     

含有4个氮氧自由基铜碘络合物的合成、晶体结构和磁性

如何控制基于有机分子的自旋单元在晶体中的排列方式并导致自旋间铁磁性相互作用，以及增加自旋相互作用的维数和强度，从而使有机化合物呈现宏观铁磁性，并具有高铁磁相转变温度，是有机铁磁体研究领域一个备受关注的问题．研究了含有４个氮氧自由基的铜碘络合物Ｃｕ２Ｉ２（ｐ－ＰＹＮＮ）４（ｐ－ＰＹＮＮ：ｐ－Ｐｙｒｉｄｉｎｅ Ｎｉｔｒｏｎｙｌ Ｎｉｔｒｏｘｉｄｅ）和 Ｃｕ４Ｉ４（ｍ－ＰＹＮＮ）４（ｍ－ＰＹＮＮ：ｍ－Ｐｙｒｉｄｉｎｅ Ｎｉｔｒｏｎｙｌ Ｎｉｔｒｏｘｉｄｅ）的合成、晶体结构及磁性，并讨论了磁性与结构之间的关系．Ｃｕ２Ｉ２（ｐ－ＰＹＮＮ）４属于三斜晶系，空间群Ｐ－１，ａ＝１．３６６８（３）ｎｍ，ｂ＝１．４２８０（３）ｎｍ，ｃ＝０．７２７３（１）ｎｍ，α＝９０．１８（３）°，β＝１０１．８６（３）°，γ＝９１．０９（３）°，Ｚ＝１．Ｃｕ４Ｉ４（ｍ－ＰＹＮＮ）４属于三斜晶系，空间群Ｐ－１，ａ＝１．５５６９（９）ｎｍ，ｂ＝１．６２４７（７）ｎｍ，ｃ＝１．５１０３（９）ｎｍ，α＝９４．４８（５）°，β＝１１６．１５（５）°，γ＝８３．０７（５）°，Ｚ＝２．通过ＳＱＵＩＤ磁强计对两个化合物的磁性研究表明，Ｃｕ２Ｉ２（ｐ－ＰＹＮＮ）４     

基于分子自旋阀的自旋电子学

分子半导体材料因具有很长的自旋弛豫时间,被认为在自旋电子学领域存在巨大的应用潜力.在基于分子半导体材料开展的自旋电子学研究被首次报道后的十余年里,以分子自旋阀为载体的自旋电子学研究取得了巨大发展并引起了广泛关注.本文将围绕分子自旋阀中的自旋注入、界面效应和输运等关键研究方向,综述近年来该研究领域的重要研究成果,具体包括:分子自旋阀制备工艺改善、结构优化对自旋注入效率的提升,自旋界面效应对优化注入和调控信号等方面的最新进展;以及分子半导体中自旋输运距离优化和输运机制研究结果.最后,基于分子自旋阀中的注入、界面效应和输运的研究基础,展望分子自旋阀多功能化这一新兴研究方向的发展前景.以上进展对未来自旋电子学和分子电子学领域进一步交叉研究的开展具有借鉴价值.     

氮氧自由基-金属配合物磁偶合体系的研究进展

1952年确立的Bleaney-Bowers方程是自旋偶合研究史上的第一个里程碑,它标志着人们对物质磁性的认识已深入到亚分子水平,对电和磁的微观统一性的本质有了更明晰的了解。经过几十年的发展,自旋偶合体系作为化学、物理、生命科学和材料科学的交汇点,业已成为一门极富生命力的边缘学科。其理论模型也由早期直观的AGK超交换理论,发展成为用近似分子轨道处理的从正交磁轨道出发的Hoffman模型和以非正交磁轨道重迭为特征的Kahn模型。     

DNA电子结构和磁性研究

用自旋极化的MS-Xa方法研究了DNA碱基中折叠构型的六环N2C4原子簇的电子态密度、自旋能级劈裂及原子磁矩. 研究发现, 在系统的基态(-7.01635´10³ eV)附近, 至少还存在着4个亚稳态: -7.01626´10³, -7.01616´10³, -7.01606´10³和-7.01597´10³ eV. 它们的电子结构不尽相同, 呈现出不同的物理性质. 结果表明, 该原子簇在基态时呈现出具有弱反铁磁性的金属性质, 而在第一亚稳态时, 该原子簇呈现出具有亚铁磁性的半金属性质. 在费米面附近, 折叠构型的六环N₂C₄原子簇的电子态密度分布与某些磁性半导体的电子态密度分布非常相似.     

磁性超导体

磁性超导体的一些实验结果在一定的条件下,物质的磁性(铁磁性或反铁磁性)和超导性不但可以相互转化,而且还可以相互共存.这是一个十分新颖和十分奇妙的物理现象.为什么这样讲呢? 这是因为物质的磁性(包括铁磁性、亚铁磁性和反     

手性钙钛矿材料的自旋电子学研究进展

研究电子的自旋性质对自旋电子器件的发展非常重要.虽然各类铁磁金属以及合金半导体材料的自旋电子学研究取得了重大进展,但是这些材料在合成时需要高温处理,应用时则需要满足晶格匹配条件并施加磁场或者极端温度.手性钙钛矿材料的特殊结构赋予了其新的自旋电子性质,且相关应用可以在室温下实现,这将其与传统的自旋电子材料区分开来.近年来,手性钙钛矿材料的自旋电子学研究取得了重要进展,非常有必要对相关研究结果进行总结.基于此,本文评述了手性钙钛矿的自旋动力学以及相关应用的最新研究进展.首先,本文简单介绍了手性钙钛矿的发展.其次,从理论上阐述了手性钙钛矿的能带结构、自旋轨道耦合及手性诱导自旋选择性效应.再次,回顾了手性钙钛矿自旋电子弛豫过程及其应用(自旋电荷输运、光伏器件、自旋发光二极管及圆偏光探测等)的研究进展.最后,对手性钙钛矿材料在自旋电子学领域的应用前景以及面临的挑战进行了总结和展望.     

电场调控铁电/铁磁异质结构的磁性

随着大数据时代的到来,具有非易失性、高读写速度、高存储密度、低功耗和微型化的存储器成为了未来信息存储发展的主要趋势.尽管有多种信息存储方式,利用磁性材料磁化翻转的磁存储依然是当下信息存储的主体.在磁信息存储的过程中,相比于磁场和电流驱动的磁化翻转,在铁电/铁磁异质结构中利用电场调控铁磁性材料的磁化翻转具有高存储密度、低能耗、局域化和高效率等优点.铁电/铁磁异质结构磁性的电场调控也因此成为了当前研究的热点之一.本文系统地回顾了兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室在铁电/铁磁异质结构的磁电耦合效应研究方向的进展:实现了电场作用下铁磁层材料磁矩的挥发性或非挥发性翻转,多态高密度存储,外延单晶铁磁层薄膜磁性的多场调控,磁化动力学性能以及自旋波(磁子)的电场效应,并讨论了未来多场可控自旋电子学的发展趋势.     

磁性分子的量子相干操控

在量子信息科技的发展中,以电子自旋作为信息载体的分子基材料因其突出的可设计性和可扩展性而被寄予厚望.基于系综的量子信息材料研究在分子设计和量子操控策略方面已有较多积累.本文从分子基量子比特的构效关系和分子设计、分子基多能级量子位的研究现状和应用潜力、多功能磁性分子等角度介绍了近年来国内外分子基量子信息材料研究的概况,并总结了该领域已取得的成果和现状,展望了今后实现突破的潜在方向和技术路线要求.我们认为,分子基量子信息材料的发展需要走向单自旋表征和操控的新阶段,并整合自旋化学与量子信息科技,以构建新的研究范式.     

低维自旋电子材料的理论设计与调控

自旋电子器件利用电子的自旋进行信息的传递、处理与存储,是未来信息技术的重要载体.低维体系具有显著的量子耦合效应,是研究电荷/自旋相互作用机制、发展纳米自旋电子器件的重要载体.由于缺陷、杂质、界面以及边界效应等提供的冗余自由度,使得长程有序磁性体系的制备、维护和调控远无法达到器件化的基本条件,寻找具有高居里温度、高自旋极化率等特性的低维材料是目前面临的挑战.基于密度泛函理论、热动力学模拟等第一性原理方法的计算结果,应用合适的物理统计模型,可以加深对低维材料结构-机制-性能的认识,为自旋电子学材料的发展提供理论支持,并通过应力和电荷掺杂,对低维材料的磁性进行调控.     

杂多金属氧酸盐的磁性

综述了近１０年杂多金属氧酸盐（ＨＰＯＭｓ）的磁特性研究进展。含有磁性原子的杂多金属氧酸盐离子［Ｍ４（Ｈ２Ｏ）２（ＰＷ９Ｏ３４）２］＾１０和［Ｍ４（Ｈ２Ｏ）２（Ｐ２Ｗ１５Ｏ５６）２＾１６－［Ｍ＝Ｃｏ（Ⅱ）,Ｚｎ（Ⅱ）,Ｃｕ（Ⅱ）,Ｍｉ（Ⅱ）］以及新近合成的［ＧａＷ９Ｏ３７Ｍ３（Ｈ２Ｏ）３］＾ｎ［Ｍ＝Ｆｅ（Ⅱ）,Ｃｕ（Ⅱ）Ｃｏ（Ⅱ）］,显示出铁磁性或反铁磁性。有的多阴离子和有机π电子给予体ＴＴＦ＾＋     

独特的分子

日本科学家已创造了一项世界记录,即用八个不成对的电子作成一个分子。这种分子是实现所谓一维铁磁性的特殊磁性类型的一个步骤。简单说来,分子中的电子占据“轨道”空间区,每一轨道有一对电子。有时,两个轨道亦可能处于同一能级(简并)。在此情况下,电子不成对,但占据各自轨道。在新分子中,有两组四个简并轨道,总共有八个不成对电子。这两组简并轨道并不精确处于同一能量。然而,由于静电排斥,电子不倾向于成对。     

雾化高温分解法铜基催化剂合成甲醇的研究

在正常条件下,大块晶态α-Fe_2O_3在温度260K发生反铁磁-弱铁磁转变,自旋方向由晶轴[111]转向(111)平面,即Morin转变.高温(T>260K)下,因反向自旋间存在一夹角而呈弱铁磁性.许多实验研究证明:Mo(?)in转变温度是一结构灵敏量,它随     

LaFe_yNi_(5-y)的自旋玻璃现象

AB,型稀土——过渡族金属间化合物是优良的磁性材料与氢海绵材料,人们对它们进行了大量的研究,我们已对金属间化合物LaFeyNi_(5-y)的磁性与氢海绵特性进行过报道,现本文报道它们的自旋玻璃体特性。     

Cr73.7(Fe0.83Mn0.17)26.3合金磁性的研究

当Fe浓度在18≤x≤25范围内时,Cr_(100)-x_Fe_x合金从顺磁经铁磁态重入自旋玻璃态.重入自旋玻璃态的机制目前主要用以下两种非常不同的物理图象来描述.一种用Hecssen- berg自旋玻璃的平均场理论得出:系统在T_c下产生了共线的铁磁相.但在温度T_(xy)下,每个自旋的横向(xy)分量随机地冻结在xy平面上.这样一个系统可以看作在z方向纵向的铁磁性,而在xy平面上是自旋玻璃态.另一种图象是,有限、无限大团簇在渗透浓度上共存.铁磁相自然是由无限大团簇产生的.但由于有限大团簇的存在,这些有限大团簇在一定温度下可以与无限大团簇成反铁磁耦合,从而破坏了无限大团簇,导致了自旋玻璃态的产生.由于Cr-Fe合金中反铁磁交换相互作用较弱,实验中在18(?)x浓度范围内未能观察到反铁磁耦合的存在.在Cr-Fe合金中加入少量的金属Mn可以大大提高合金的Nair温度.在Cr-Fe-Mn合金为研究系统中铁磁、反铁磁交换相互作用的竞争,进而弄清该合金重入自旋玻璃态的机制提供了可能性.本实验利用M(?)ssbauer谱,磁测量等手段对Cr_(73.5)(Fr_(0.83)Mn_(0.17))_(26.3)合金的磁性进行了研究.     

若干功能体系的定向设计与构筑

本项目基于"分子工程学"思想,以功能为导向,在分子水平上对结构进行设计与剪裁,最终实现特定功能体系(分子基体系、表界面体系、多孔体系、配合物体系、金属有机体系及分子反应体系)的定向合成、制备与组装.在分子自组装,表界面及能级结构的调控,多孔空间结构的设计构筑与合成规律,金属价态、基元构型、边臂协助的作用机制,化学键的可控断裂与形成等方面取得一些新进展,为促进化学以及环境、能源、材料及生命等领域的迅速发展提供科学基础.     

磁性金属蝴蝶鳞片磁控光学响应效应

多种蝴蝶鳞片具有三维跨尺度的亚微米结构,可在不同方向上呈现不同颜色,表现结构色特征.为了充分利用这一天然构造,本文以蝴蝶鳞片为模板,通过化学原位合成法,在鳞片表面成功地镀覆一层磁性金属钴,使得蝴蝶鳞片兼具结构色与磁性特征.进而可通过外加磁场人工控制磁性金属鳞片的角度和方向,使其反射不同颜色的可见光.该结果可为具有自然生物体三维亚微米结构的新型"磁光开关"的设计提供新思路.     

低维磁性拓扑绝缘体与拓扑半金属

磁性与拓扑性之间复杂的相互作用引起了越来越多的关注.磁性拓扑材料展示了多种新奇的物理效应,有望应用于未来低功耗高速自旋电子学器件.本文从量子霍尔效应出发,回顾了磁性拓扑材料,包括陈绝缘体、反铁磁拓扑绝缘体、磁性外尔半金属及其他磁性拓扑态等在理论与实验上的进展,并详细介绍了我们课题组最近几年在磁性拓扑材料方面的理论工作.这些工作不仅增进了对磁性拓扑态分类的理解,也提供了实验上可能实现的材料体系.     

二种非晶合金在流体静高压下的电阻率

非晶态铁磁性合金不仅磁性优良,而且电阻率比同组分晶态合金高1—2个数量级.它取代硅钢片等制成变压器铁芯使铁损减少3/4,并提高工作频率,已在美、日、德、法等国广泛应用.然而非晶态合金的导电性理论至今仍很不完善,有较大局限性.(1)推广的 Ziman 理论可解释在任意温度简单金属(d 壳层全空或全满的金属)玻璃的电阻特性,却不能解释非简单金属(含过渡金属和稀土元素)玻璃的电导输运特性.因为后     

超分子配位化合物及其晶态聚集体的合成、结构与功能

超分子配位化学是当今化学学科的前沿研究中最为中心和发展最迅猛的分支之一.其中晶体工程,尤其是金属一有机框架材料的合成、结构和功能,正引起国内外越来越多的化学工作者的关注和参与.本文结合本课题组的研究成果,简要总结了超分子配位晶态聚集体的自组装合成、结构和功能方面的若干规律.主要介绍了原位反应与模板合成,调控构筑基元的尺寸、形状、连接性、相互弱作用等结构策略,以及发光金属一有机框架材料的热致变色、化学传感等功能,并简要阐述了构效关系,为今后进一步研究开发光功能金属一有机框架材料提供参考.