FAPESP何塞·塔德乌·阿朗特斯 Mn0的结构
5Zn0
具有相应原子团簇的5Cr2O4分子
由于其磁性，这种材料可以用于一系列产品，从气体传感器到数据存储设备
信用:雷南里贝罗 尖晶石是化学式为AB2O4的氧化物，其中A是二价金属阳离子(阳离子)，B是三价金属阳离子，而O是氧
尖晶石因其美丽而受到重视，这源于分子的空间构型，但其中三价阳离子B由元素铬组成的尖晶石之所以有趣，是因为它与美学无关:它们具有磁性，具有丰富的潜在技术应用，包括气体传感器、药物载体、数据存储介质和电信系统组件
巴西和印度研究人员的一项研究调查了一种特殊的尖晶石:锌掺杂的锰铬铁矿
这种材料的纳米粒子，由公式Mn0描述
5Zn0
5 cr2o 4[其中锰(锰)和锌(锌)构成α位二价阳离子]在实验室合成，并通过基于密度泛函理论(DFT)的计算进行表征，密度泛函理论是一种源自量子力学的方法，用于固态物理和化学以解析复杂的晶体结构
用x光衍射、中子衍射、x光电子能谱和拉曼光谱测定了材料的结构、电子、振动和磁性
这项研究的报告已经发表在《磁性和磁性材料杂志》上，标题为“Zn2+取代的二氧化锰纳米粒子的结构、电子、振动和磁性
" 参与研究的巴西科学家隶属于功能材料研究与开发中心(CDMF)，该中心是圣保罗研究基金会FAPESP分会支持的研究、创新和传播中心之一
在19开尔文(-254)建立了顺磁到反铁磁相变
15摄氏度)
顺磁性材料受到外部磁场的吸引，因为它们的原子或分子各有一个自旋不成对的电子
磁性材料有几个有组织的不成对电子，这些电子的累积效应产生磁引力
在反磁性或反铁磁材料中，所有电子的自旋都是成对的，因此每个自旋向上的电子都有一个自旋向下的电子
因此，它们对中等外部磁场的存在没有明显的反应
“我们对这种材料感兴趣是因为它的磁性，”该项研究的作者之一艾尔森·朗戈说
隆戈是巴西圣保罗州圣卡洛斯联邦大学化学系的荣誉退休教授，也是CDMF的首席研究员
“传统的研究一般从系统整体的角度考虑磁性，而我们已经开发了一种量子力学方法，根据材料晶体结构表面的形貌来确定磁性，”隆戈说
“甚至在合成任何材料之前，我们就能够从理论上预测它的磁性
在这种特殊情况下，我们期望锌促进表面磁性的增加，这确实发生了
" 根据朗戈的说法，要正确理解，一个晶体应该被认为是在三个不同的尺度上
“在很远的地方，我们有整个水晶
在很短的距离内，我们拥有最小的原子簇
在中等距离，我们有两个或更多的集群相互作用
如果一个团簇是完全有序的，它就不会表现出顺磁性，更不用说磁性了，因为对于每个自旋向上的电子，都会有一个抵消的自旋向下的电子
然而，如果发生了任何变化——例如，如果化学键的角度改变了——那么不成对的电子可能会出现，材料可能会变得顺磁性甚至磁性，”他说
这种干扰也可能是中距离相互作用的结果
因此，磁力可以由短距离和中距离的变化产生
同一种材料可以根据某些参数的变化显示不同的性质，这与材料的合成方式有关
“CDMF正在进行研究，集中于鉴定具有杀菌和杀真菌特性的非常便宜的材料
其中一个应用是生产延长食品保质期的包装
“另一个重点是鉴定具有抗癌特性的无机材料
第三条研究路线旨在找到能够分解有机分子并将它们转化为碳气体和水的光降解材料
这些材料可以用来清理被污染物污染的河流
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