第一作者：Panagiota Perlepe
通訊作者：Itziar Oyarzabal，Rodolphe Clérac
通訊作者單位：波爾多大學
研究背景
氧化物、稀土、金屬間等無機磁體材料在現代技術應用中處於非常關鍵的地位，但是這些無機磁性材料有高耗能的合成過程（SmCo、AlNiCo）、元素種類特定（NdFeB、SmCo）、高密度、缺少化學可調變等嚴重缺陷。
面對該問題，開發下一代基於高豐度元素、價格友好有機配體的磁性材料受到了廣泛關注。
人們發現，由順磁性金屬離子和分子組成的分子基材料能夠產生類似傳統磁體的性能，同時材料組成能夠進行方便的、精確的調控，從而實現對其性質的優化。
通過將磁性金屬離子通過有機分子隔開，這種材料的密度大幅度降低（密度~1 g cm-3，傳統無機磁材料的密度一般＞5 g cm-3）。當然無機磁體由於其高磁密度是無法替代的，分子磁體能夠作為補充用於磁電、磁響應、信息記錄儲存等領域中。
主要內容
有鑑於此，波爾多大學Itziar Oyarzabal，Rodolphe Clérac等報導了通過對Cr-吡嗪金屬-有機材料還原，合成了質量非常輕的分子磁性材料，臨界溫度達到242 ℃，室溫矯頑力達到7500 Oe，是以往報導材料最好結果的25倍。是迄今為止的首例在240℃高溫下還具有「記憶效應」的分子磁性材料，通過處理，材料在室溫中分別能夠表現兩種不同的磁性。
圖1. 分子磁體示意圖（https://m3.crpp.cnrs.fr/）
實驗設計
首先合成了兩種2D配位Cr-吡嗪結構CrCl2(pyz)2、Cr(OSO2CH3)2(pyz)2，這種二維結構中有比較強的磁相互作用，因此臨界溫度能夠提高。Cr(OSO2CH3)2(pyz)2在低於10 K表現為抗鐵磁性和絕緣性，CrCl2(pzy)2在低於55 K具有亞鐵磁性、同時在室溫中保持導電性。
表徵
在THF中，通過2倍量Li+[C12H12·-]-對Cr-吡嗪配合物進行還原，Cr(OSO2CH3)2(pyz)2變成空氣敏感的深灰色粉末材料，XRD表徵結果顯示，材料中產生Li[SO3CH3]的衍射峰，說明Cr-吡嗪中的OSO2CH3-陰離子從材料中脫除。進一步的表徵發現，OSO2CH3脫除後，Cr-吡嗪變為無定形結構CrII(pyz)2·-。臨界溫度提高至400 K，展現了硬磁體效應（300 K，3400 Oe）。
磁性
CrCl2(pyz)2和Li+[C12H12·-]-反應後，Cl從材料中脫除，因此八面體結構高自旋CrIII轉變為平面四方高自旋CrII，生成的材料臨界溫度達到510 K，變溫磁性測試結果顯示在510 K到室溫降溫過程中，材料從順磁性轉變為鐵磁/亞鐵磁性，在室溫展現了5300 Oe強矯頑力。該磁性達到了無機材料的級別，而且比目前各種分子磁體的磁性更高。
內容來源：納米人
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