“分子訣竅”讓非磁性金屬擁有磁性
- 發佈時間：2015-08-06 01:30:46 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京8月5日電 （記者張夢然）在各種材料中，鐵是最廣為人知的鐵磁性物質。而本週出版的英國《自然》雜誌的一篇材料科學論文，描述了一種能讓非磁性金屬如錳和銅，在常溫下擁有磁性的技術。這項研究因“分子訣竅”讓金屬可以克服“斯托納判據”，有助於拓寬用作磁性和自旋電子器件材料及材料性質的範圍。
物理學上的鐵磁性指的是一種材料的磁性狀態，具有自發性的磁化現象。也就是説，某些材料在外部磁場的作用下被磁化後，即使外部磁場消失，依然能保持其磁化的狀態而具有磁性。在鐵磁性物質內部，有很多未配對電子。但純粹的鐵磁性是非常罕見的，因為物質的磁性現象都存在一個臨界溫度，在此溫度下才會發生，而只有三種元素能在室溫下具有磁性：鐵、鈷和鎳。因為金屬的磁性不僅僅是因為有不成對電子的存在，還需要這些電子之間的相互作用。
此次英國利茲大學奧斯卡·賽斯皮德斯和他的研究團隊證明，銅和錳的薄膜可以通過捕獲金屬和一層有機分子之間的電子傳輸，從而獲得磁性。這層有機分子是擁有60個碳原子的球形富勒烯，富勒烯被選為模型分子的原因是它的結構簡單又穩定。這樣的“分子訣竅”讓金屬可以克服“斯托納判據”。這一理論認為在鐵磁金屬中，電子之間存在著一個正的交換作用，相當於晶體中存在著一個沿正方向的內磁場。而“斯托納判據”就是解釋為何鐵有磁性而錳沒有的理論，雖然這兩種元素具有類似的電子特性而且在週期表中相鄰。
在這篇論文的相關新聞與觀點文章中，印度塔塔基礎研究院的卡西克·拉曼和傑伽德什·摩德拉表示，該項研究結果可能為發展“新一代非常規磁性混合材料製成的奈米電子器件”鋪平了道路。
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