波士顿学院 卤化铬的原子景观举例说明
磁性铬原子显示为灰色球体，非磁性配体原子显示为绿色(氯)、橙色(溴)和品红色(碘)球体
信用:Fazel Tafti 波士顿学院的研究人员领导的一个小组在最新一期的《科学进展》中报告说，铬卤化物的磁性可以通过操纵材料中的非磁性原子来调节
该报告的主要作者之一、波士顿大学物理学助理教授法泽尔·塔夫蒂说，这种看似反直觉的方法是基于一种被称为间接交换互动的机制
两个磁性原子之间通过称为配体的非磁性原子进行间接相互作用
塔夫蒂实验室的发现表明，通过改变这些配体原子的组成，所有的磁性能都可以很容易地被调整
“我们解决了一个基本问题:是否有可能通过改变非磁性元素来控制材料的磁性？”塔夫蒂说
“我们报道的这个想法和方法是前所未有的
我们的发现展示了一种新的方法来制造合成层状磁体，对其磁性能进行前所未有的控制
" 磁性材料是当前大多数技术的支柱，例如我们移动设备中的磁性存储器
通常的做法是通过改变材料中的磁性原子来调整磁性
例如，一种磁性元素，如铬，可以用另一种磁性元素，如铁来代替
该团队研究了通过实验控制无机磁性材料磁性的方法，特别是卤化铬
这些材料由一个铬原子和三个卤原子组成:氯、溴和碘
中心发现说明了一种控制层状材料中磁相互作用的新方法，这种方法使用一种称为配体自旋轨道耦合的特殊相互作用
自旋-轨道耦合是原子的一种特性，通过电子围绕原子的轨道运动来改变自旋方向——电子上的微小磁铁
这种相互作用控制着磁性的方向和大小
塔夫蒂说，科学家们已经熟悉了磁性原子的自旋轨道耦合，但他们不知道非磁性原子的自旋轨道耦合也可以用来重新定向自旋和调整磁性
塔夫蒂说，研究小组感到惊讶的是，他们可以通过改变化合物中的非磁性原子来生成完整的相图。他与同为公元前物理学家的冉莹和肯尼斯·伯奇、博士后研究人员约瑟夫·唐和迈科拉·阿布拉马克、研究生法拉纳克·巴赫拉米以及本科生托马斯·塔尔塔利亚和莫汉·道尔共同撰写了这份报告
达拉斯德克萨斯大学的朱莉娅·陈和格雷戈里·麦克坎德斯以及芬兰阿尔托大学的何塞·拉多也是该团队的成员
“这一发现提出了一种控制层状材料磁性的新方法，为创造具有奇异特性的新合成磁体开辟了一条途径，”塔夫蒂说
“此外，我们发现了与磁挫折相关的潜在奇异量子态的强信号，这是一个意想不到的发现，可以引领一个令人兴奋的新研究方向
" 塔夫蒂说，下一步是将这些材料用于创新技术，如磁光器件或新一代磁存储器
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