日本九州工業大學利用有機自由基晶體成功實施了30K(克耳文)級的強磁性材料。諾貝爾物理可用能學獎(1977年)獲得者菲利普·沃倫·安德森(P. W. Anderson)早在1963年就在其經典著作中指出了「利用有機晶體制作磁鐵」的潛在可能性。50多年後的今天,九州工業大學利用有機自由基晶體成功實施了30K級的強磁性材料。
相關研究人員在20世紀下半葉對有機自由基晶體展開了積極研究,20世紀末合成了非常多的有機強磁性材料,但這些材料的強磁轉變溫度大多在1K以下,即使是罕見導入重元素後顯示強磁性的材料,轉變溫度最高也只有17K。此次研發小組利用高壓力環境,終於實施了強磁轉變溫度接近30K的有機強磁性材料。
此次九州工業大學的研發小組對1個分子含4個Se原子,並且在大氣壓力下擁有11K強磁轉變溫度的有機自由基晶體進行各向同性壓縮,在2萬氣壓的高壓力下成功將強磁轉變溫度升高至27.5K,另外還發現,這種狀態是所有磁性物質(自旋)都朝向相同方向的理想強磁狀態。
在這一程序中,高壓環境被用來操作有機自由基分子的積層結構。本次研究取得的成果對採用有機分子的功能性材料開發非常有用,不僅如此,從重新認識輕元素材料的潛在可能性這個角度來說,也產生了非常大的影響。
本次研究成果的論文發佈在美國物理可用能學會雜誌《物理可用能評論B》(Physical Review B)上,並於2019年1月17日線上公開,作爲優秀研究成果入選了「編輯推薦(Editors’ Suggestion)」,在Highlights頁面(https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.99.014417)進行了介紹。
文 JST客觀日本編輯部
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