操纵卤化铬中的非磁性原子可调节磁性

波士顿学院研究人员领导的一个小组在最新版的《科学进展》上报告了卤化铬的磁性，可以通过操纵材料中的非磁性原子来进行调节。

该报告的主要作者波士顿大学物理学助理教授费泽尔·塔夫蒂说，这种看似违反直觉的方法是基于一种称为间接交换相互作用的机制。

经由称为配体的非磁性原子在两个磁性原子之间介导间接相互作用。Tafti实验室的发现表明，通过改变这些配体原子的组成，可以轻松地调节所有磁性能。

“我们解决了一个基本问题：是否可以通过改变非磁性元素来控制材料的磁性?” 塔夫提说。“我们报道的这种想法和方法是前所未有的。我们的发现证明了一种新的方法来制造合成层状磁体，并对其磁性能进行了空前的控制。”

磁性材料是大多数当前技术的骨干，例如我们的移动设备中的磁性存储器。通常的做法是通过修改材料中的磁性原子来调整磁性。例如，一个磁性元素(例如铬)可以替换为另一个磁性元素(例如铁)。

该团队研究了实验控制无机磁性材料(特别是卤化铬)的磁性的方法。这些材料由一个铬原子和三个卤原子组成：氯，溴和碘。

主要发现说明了一种通过使用称为配体自旋轨道耦合的特殊相互作用来控制层状材料中磁性相互作用的新方法。自旋轨道耦合是原子的性质，通过电子围绕原子的轨道运动来重新调整自旋方向(电子上的微小磁体)。

这种相互作用控制着磁力的方向和大小。科学家们已经熟悉了磁性原子的自旋轨道耦合，但是他们不知道非磁性原子的自旋轨道耦合还可以用来重新定向自旋并调整磁性能。塔夫蒂

塔夫提说，研究小组惊讶于他们可以通过修饰化合物中的非磁性原子来生成整个相图，他与卑诗省物理学家Ying Ran和肯尼思·伯奇，博士后研究员约瑟夫·唐和迈克拉共同撰写了该报告。 Abramchuk，研究生Faranak Bahrami和本科生Thomas Tartaglia和Meaghan Doyle。德克萨斯大学达拉斯分校的Julia Chan和Gregory McCandless以及芬兰阿尔托大学的Jose Lado也是该团队的成员。

塔夫提说：“这一发现提出了一种控制层状材料中磁性的新颖方法，为制造具有奇特性能的新型合成磁体开辟了道路。” “此外，我们发现了与磁挫折有关的潜在奇特的量子态的强大特征，这一意外发现可能导致令人兴奋的新研究方向。”

塔夫提说，下一步是在创新技术中使用这些材料，例如磁光器件或新一代的磁存储器。

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