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分子诀窍让非磁性金属拥有磁性

发布时间:2019-10-10 10:05:29 编辑:笔名

在各种材料中,铁是最广为人知的铁磁性物质。而本周出版的英国《自然》杂志的一篇材料科学论文,描述了一种能让非磁性金属如锰和铜,在常温下拥有磁性的技术。这项研究因“分子诀窍”让金属可以克服“斯托纳判据”,有助于拓宽用作磁性和自旋电子器件材料及材料性质的范围。

物理学上的铁磁性指的是一种材料的磁性状态,具有自发性的磁化现象。也就是说,某些材料在外部磁场的作用下被磁化后,即使外部磁场消失,依然能保持其磁化的状态而具有磁性。在铁磁性物质内部,有很多未配对电子。但纯粹的铁磁性是非常罕见的,因为物质的磁性现象都存在一个临界温度,在此温度下才会发生,而只有三种元素能在室温下具有磁性:铁、钴和镍。因为金属的磁性不仅仅是因为有不成对电子的存在,还需要这些电子之间的相互作用。

此次英国利兹大学奥斯卡·赛斯皮德斯和他的研究团队证明,铜和锰的薄膜可以通过捕获金属和一层有机分子之间的电子传输,从而获得磁性。这层有机分子是拥有60个碳原子的球形富勒烯,富勒烯被选为模型分子的原因是它的结构简单又稳定。这样的“分子诀窍”让金属可以克服“斯托纳判据”。这一理论认为在铁磁金属中,电子之间存在着一个正的交换作用,相当于晶体中存在着一个沿正方向的内磁场。而“斯托纳判据”就是解释为何铁有磁性而锰没有的理论,虽然这两种元素具有类似的电子特性而且在周期表中相邻。

在这篇论文的相关新闻与观点文章中,印度塔塔基础研究院的卡西克·拉曼和杰伽德什·摩德拉表示,该项研究结果可能为发展“新一代非常规磁性混合材料制成的纳米电子器件”铺平了道路。

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