通过电流写入和读取信息来完成数据的存储和处理的传统方式，使得电流在流经电阻时产生焦耳热，从而影响器件的功能与使用效率。自旋波是磁性系统中自旋进动的集体激发态，其量子化的准粒子称为磁子，具有类似电子—承载和传递自旋信息的功能。由于自旋传递过程不需要导电电荷参与，可以避免电流传输产生的焦耳热问题，极大地降低器件的功耗，满足现代电子设备高能效的需求。然而，目前该类材料的设计比较困难，一般需要具有非线性排列的磁矩才能够实现。

基于前期环状稀土磁性分子的研究，西安交大前沿院郑彦臻教授课题组构筑了系列分子磁环{Sc_nGd_n}(n= 4,6,8)。通过保持分子磁环的结构基元与配位模式不变，改变其拓扑结构，使分子内金属—金属间距离规律改变，进而调节金属离子之间的磁交换作用与偶极—偶极相互作用强度，达到控制自旋波激发的目的。该系列分子磁环中可产生的明显自旋波激发是分子内反铁磁交换作用和偶极—偶极相互作用相结合的结果，该全新模型为分子基自旋波材料和具有可调节特性自旋波器件的开发提供了新视角。

以上研究成果在国际化学领域权威期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）发表，并被选为期刊内封面（Supplementary Cover）。西安交大前沿院博士研究生张浩澜为论文第一作者，前沿院为论文唯一通讯作者单位。此工作与来自德国比勒菲尔德大学的C. Schröder教授及日本东北大学的H. Nojiri教授合作开展，是该团队在分子基磁性材料研究中取得的又一重要进展。

该工作得到了国家自然科学基金、陕西省重点科技创新团队、西安市重点实验室、校基本科研业务、交大分析测试共享中心等的支持。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c05421

课题组网站：http://gr.xjtu.edu.cn/web/zheng.yanzhen/hom

文字：前沿院

图片：前沿院