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新型金属有机层状结构和近室温单相磁电耦合
发布时间:2020-07-10   浏览次数:6
 

磁电多铁材料同时包含铁磁性和铁电性,而且其铁磁和铁电序之间互相耦合,因此可以通过磁场调控电极化,也可以通过电场调控磁极化,即磁电耦合。由于其独特的物理性质,磁电多铁材料在多态数据存储和自旋电子学等领域具有很重要的应用前景,但是室温下有较强的自发磁化、自发极化以及磁电耦合的单相材料尚未见有报道。

金属有机结构由金属离子和有机配体桥接而成,由于具有分子筛、高面积电容和生物相容性等特点,也越来越受到人们的关注。近年来出现了许多金属有机磁体、铁电体和多铁材料。然而,目前的金属有机结构铁性材料有诸多缺点,如转变温度低、自发极化弱、熔点低、磁电耦合弱且出现的温度往往低于液氮温度。金属有机结构的特点是具有有机-无机的双重性质,可以将有机和无机的性质耦合到一个单相材料中探索磁电耦合特性,此外由于有机配体的可修饰性,材料的物理性质可以得到优化。基于此原理,吴兴龙、刘力哲课题组利用二肽和镍离子构建了{NiN2O4}八面体层状金属有机结构,并利用八面体的畸变实现了近室温的单相磁电耦合。


图1Ni(DPA)2结构表征。a,Ni(DPA)2晶体的扫描电子显微镜(SEM)照片;b,单晶X射线衍射(XRD)表征结构,层状结构的每一层由三种以Ni离子为中心的扭曲的{NiN2O4}八面体组成;c,实验和模拟的粉末XRD;d和e,选区电子衍射(SAED)图

研究团队以苯丙氨酸二肽(DPA)和硝酸镍为原材料,采用改进的水热法制备了层状Ni(DPA)2金属有机结构,Ni(DPA)2微米晶如图1所示。研究者通过单晶XRD确定了Ni(DPA)2金属有机结构的晶胞构型,并指出Ni(DPA)2金属有机结构在296 K时属于极性的C2点群和C1 2 1空间群。其中,c轴层间以范德华力堆积,ab面上Ni(II)与四个单独的DPA配体中的两个N和四个O原子配位。单晶XRD的结果表明层中存在三种扭曲的{NiN2O4}八面体,每个单胞中由四个Ni(II)八面体,其中两个八面体相同,另外两个不同。


 
 
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