中國粉體網(wǎng)訊 近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家同步輻射實(shí)驗(yàn)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(xué)(XAFS)技術(shù)在研究低維磁性材料的結(jié)構(gòu)、形貌和性能調(diào)控中取得重要進(jìn)展�！睹绹瘜W(xué)會志》報(bào)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(dǎo)體具有奇異的光、電和磁特性，在未來的量子計(jì)算機(jī)及自旋電子學(xué)器件中有著廣泛應(yīng)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(xué)難點(diǎn)問題，他們從理論上提出通過形成量子點(diǎn)核殼結(jié)構(gòu)來抑制反鐵磁相互作用，進(jìn)而調(diào)控鐵磁相互作用的方法。實(shí)驗(yàn)上，他們在5 nm直徑的Co摻雜ZnO量子點(diǎn)外面包覆一層0.5 nm厚的半導(dǎo)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(xué)技術(shù)等的一系列測量和理論分析，證實(shí)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(dǎo)致量子點(diǎn)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(rèn)為“這是一個(gè)在稀磁半導(dǎo)體領(lǐng)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(xué)性質(zhì)將為下一代電磁學(xué)納米器件提供材料基礎(chǔ)。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(shí)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(jié)合其它結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)弛豫帶來的結(jié)構(gòu)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(rèn)為“這是一個(gè)激動人心的結(jié)果，在材料制備方法和實(shí)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(jié)構(gòu)、性質(zhì)之間相互依賴性的認(rèn)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(jìn)而調(diào)控它們最終的電、磁性能的新思路。該項(xiàng)研究得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和科技部“973”項(xiàng)目等基金的資助。
稀磁半導(dǎo)體具有奇異的光、電和磁特性，在未來的量子計(jì)算機(jī)及自旋電子學(xué)器件中有著廣泛應(yīng)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(xué)難點(diǎn)問題，他們從理論上提出通過形成量子點(diǎn)核殼結(jié)構(gòu)來抑制反鐵磁相互作用，進(jìn)而調(diào)控鐵磁相互作用的方法。實(shí)驗(yàn)上，他們在5 nm直徑的Co摻雜ZnO量子點(diǎn)外面包覆一層0.5 nm厚的半導(dǎo)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(xué)技術(shù)等的一系列測量和理論分析，證實(shí)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(dǎo)致量子點(diǎn)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(rèn)為“這是一個(gè)在稀磁半導(dǎo)體領(lǐng)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(xué)性質(zhì)將為下一代電磁學(xué)納米器件提供材料基礎(chǔ)。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(shí)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(jié)合其它結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)弛豫帶來的結(jié)構(gòu)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(rèn)為“這是一個(gè)激動人心的結(jié)果，在材料制備方法和實(shí)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(jié)構(gòu)、性質(zhì)之間相互依賴性的認(rèn)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(jìn)而調(diào)控它們最終的電、磁性能的新思路。該項(xiàng)研究得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和科技部“973”項(xiàng)目等基金的資助。
