稀土单分子磁体让硬盘容量更强大

2018-08-10 16:37:29 来源: 中国科技网-科技日报 作者: 孟祥丽 史俊斌

中国科技网·科技日报西安8月10日电(孟祥丽 记者史俊斌)记者10日从西安交通大学获悉,该校前沿科学技术研究院郑彦臻教授与英国曼彻斯特大学Chilton博士合作在单分子信息存储的机理研究上取得重要突破,为室温下可使用的单分子磁体的合成指明了新的方向,这一成果发表在最新出版的国际权威期刊《自然·通讯》上。

单分子磁体是一类以单个分子为磁性单元,表现出经典的磁弛豫与磁量子隧穿共存的新型纳米级磁性材料,具有非常独特的物理及化学属性,在面向未来的新材料、新信息载体等领域有广阔的应用前景。但由于分子极小的尺寸,这类材料的磁弛豫受量子隧穿效应的影响巨大。如何克服量子隧穿效应,防止信息丢失是目前单分子信息存储领域的一大障碍。

针对这一问题,研究人员合成出一例具有特殊对称性的高能垒稀土基单分子磁体。该单分子磁体在高温区表现出了线性极好的奥巴赫磁弛豫过程,因此适合研究在更低温度下的量子隧穿过程。研究人员利用抗磁稀释发现内部场对量子隧穿效应具有双重作用:在外加磁场不足以抑制量子隧穿效应时,内部场能够减缓量子隧穿过程,但是内部场又会导致稀土离子产生量子隧穿能隙,造成量子隧穿效应。为了验证超精细裂分对量子隧穿过程的作用,研究人员利用无核自旋的稀土同位素取代天然丰度的稀土离子,研究了超精细裂分对该化合物单分子磁体性能的影响,发现核自旋所产生的超精细相互作用虽然可以打开隧穿能隙,却不是导致零场下强量子隧穿效应的主要因素,从而指向可能的另一种导致稀土离子产生较大量子隧穿效应的元凶——即分子自身的振动。基于此推论,该研究工作首次分析出该化合物的量子隧穿能隙约0.00001~0.0001波数,并提出减弱分子振动可有效抑制量子隧穿效应,在指导未来室温单分子磁体的合成上具有重要的启示意义。

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责任编辑:杨仑
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