中國粉體網(wǎng)訊  近日，中國科學技術大學國家同步輻射實驗室閆文盛副研究員、孫治湖副研究員和劉慶華副研究員等利用同步輻射X射線吸收譜學(XAFS)技術在研究低維磁性材料的結構、形貌和性能調(diào)控中取得重要進展�！睹绹�化學會志》報道了他們的研究成果（J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 1150-1155；J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 10393-10398）。

　　稀磁半導體具有奇異的光、電和磁特性，在未來的量子計算機及自旋電子學器件中有著廣泛應用前景，其磁性決定于磁性離子之間的磁相互作用，但磁性離子間固有的反鐵磁相互作用往往抑制了其磁性可調(diào)性。針對這一科學難點問題，他們從理論上提出通過形成量子點核殼結構來抑制反鐵磁相互作用，進而調(diào)控鐵磁相互作用的方法。實驗上，他們在5 nm直徑的Co摻雜ZnO量子點外面包覆一層0.5 nm厚的半導體材料ZnS或Ag2S殼層以后，成功地將Co離子之間的反鐵磁相互作用轉(zhuǎn)變成鐵磁相互作用。并利用同步輻射軟、硬X射線吸收譜學技術等的一系列測量和理論分析，證實了包覆ZnS或Ag2S殼層引起的Co 3d 能級在ZnO帶隙間位置的改變是導致量子點中磁性相互作用轉(zhuǎn)變的原因。該研究成果發(fā)表于J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 1150-1155，審稿人認為“這是一個在稀磁半導體領域內(nèi)有突破性的工作�！�

　　有效調(diào)控過渡金屬氧化物的光電磁學性質(zhì)將為下一代電磁學納米器件提供材料基礎。他們利用低溫模板生長法得到了半晶胞厚度的a-Fe2O3納米片材料，實現(xiàn)了反鐵磁性-鐵磁性相互作用的轉(zhuǎn)變。該材料在100 K低溫下具有0.6的高飽和磁矩，且鐵磁性能延續(xù)到室溫。通過同步輻射XAFS結合其它結構表征手段，揭示出這種磁相互作用轉(zhuǎn)變是來源于納米片表面結構弛豫帶來的結構簡并性的破壞。該研究成果發(fā)表于J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 10393-10398，審稿人認為“這是一個激動人心的結果，在材料制備方法和實現(xiàn)過渡金屬氧化物室溫鐵磁性兩方面具有重要意義�！�

    以上研究工作極大地豐富了人們在磁性材料的形貌、微結構、性質(zhì)之間相互依賴性的認識，提供了形成低維磁性納米材料而突破現(xiàn)有傳統(tǒng)材料的物理限制，進而調(diào)控它們最終的電、磁性能的新思路。該項研究得到國家自然科學基金重點項目和科技部“973”項目等基金的資助。