波士頓學(xué)院研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組在最新版的《科學(xué)進(jìn)展》上報(bào)告了鹵化鉻的磁性，可以通過操縱材料中的非磁性原子來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

該報(bào)告的主要作者波士頓大學(xué)物理學(xué)助理教授費(fèi)澤爾·塔夫蒂說，這種看似違反直覺的方法是基于一種稱為間接交換相互作用的機(jī)制。

經(jīng)由稱為配體的非磁性原子在兩個(gè)磁性原子之間介導(dǎo)間接相互作用。Tafti實(shí)驗(yàn)室的發(fā)現(xiàn)表明，通過改變這些配體原子的組成，可以輕松地調(diào)節(jié)所有磁性能。

“我們解決了一個(gè)基本問題：是否可以通過改變非磁性元素來控制材料的磁性?” 塔夫提說。“我們報(bào)道的這種想法和方法是前所未有的。我們的發(fā)現(xiàn)證明了一種新的方法來制造合成層狀磁體，并對(duì)其磁性能進(jìn)行了空前的控制。”

磁性材料是大多數(shù)當(dāng)前技術(shù)的骨干，例如我們的移動(dòng)設(shè)備中的磁性存儲(chǔ)器。通常的做法是通過修改材料中的磁性原子來調(diào)整磁性。例如，一個(gè)磁性元素(例如鉻)可以替換為另一個(gè)磁性元素(例如鐵)。

該團(tuán)隊(duì)研究了實(shí)驗(yàn)控制無機(jī)磁性材料(特別是鹵化鉻)的磁性的方法。這些材料由一個(gè)鉻原子和三個(gè)鹵原子組成：氯，溴和碘。

主要發(fā)現(xiàn)說明了一種通過使用稱為配體自旋軌道耦合的特殊相互作用來控制層狀材料中磁性相互作用的新方法。自旋軌道耦合是原子的性質(zhì)，通過電子圍繞原子的軌道運(yùn)動(dòng)來重新調(diào)整自旋方向(電子上的微小磁體)。

這種相互作用控制著磁力的方向和大小?？茖W(xué)家們已經(jīng)熟悉了磁性原子的自旋軌道耦合，但是他們不知道非磁性原子的自旋軌道耦合還可以用來重新定向自旋并調(diào)整磁性能。塔夫蒂

塔夫提說，研究小組驚訝于他們可以通過修飾化合物中的非磁性原子來生成整個(gè)相圖，他與卑詩省物理學(xué)家Ying Ran和肯尼思·伯奇，博士后研究員約瑟夫·唐和邁克拉共同撰寫了該報(bào)告。 Abramchuk，研究生Faranak Bahrami和本科生Thomas Tartaglia和Meaghan Doyle。德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校的Julia Chan和Gregory McCandless以及芬蘭阿爾托大學(xué)的Jose Lado也是該團(tuán)隊(duì)的成員。

塔夫提說：“這一發(fā)現(xiàn)提出了一種控制層狀材料中磁性的新穎方法，為制造具有奇特性能的新型合成磁體開辟了道路。” “此外，我們發(fā)現(xiàn)了與磁挫折有關(guān)的潛在奇特的量子態(tài)的強(qiáng)大特征，這一意外發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致令人興奮的新研究方向。”

塔夫提說，下一步是在創(chuàng)新技術(shù)中使用這些材料，例如磁光器件或新一代的磁存儲(chǔ)器。