高压制备强压缩型CuO6八面体新物质及其轨道选择导致的自旋新结构
日期：
2025-03-06
浏览次数:
127
铜基过渡金属氧化物在凝聚态物理和材料科学领域备受关注，例如La2-xBaxCuO4的高温超导行为、LaCu3Fe4O12的电荷转移现象等已得到广泛研究。这些独特的物理性质与铜离子多样化的外层电子构型及丰富的配位几何密切相关。对于六配位八面体晶体场，绝大多数CuO6八面体发生拉长畸变而不是压缩畸变，目前对于这一现象并没有完整统一的解释。不同于拉长畸变下贡献磁性的轨道为面内的。根据GKA规则，不同方向的轨道交叠将对磁交换作用以及自旋结构产生显著改变。如何在晶体结构内部实现具有压缩畸变的CuO6八面体，以及利用不同的轨道磁性贡献来调控自旋结构是一个极具挑战的科学问题。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心磁学国家重点实验室龙有文研究员团队，通过与所内外团队的密切合作，利用高压高温实验手段成功制备了新型反铁磁体CaCuFe2O5，发现该材料具有强压缩畸变的CuO6八面体结构，且Fe3?离子形成S=5/2的锯齿形自旋梯子，并组成具有自旋阻挫的Fe?O?平面层。具体实验测试表明CaCuFe2O5在165K以下出现长程反铁磁序，中子粉末衍射精修揭示了奇异的C型反铁磁构型，传播矢量为k=(1,0,0)，与同晶体结构的CaFeFe2O5的磁结构完全不同。进一步利用海森堡模型分析，发现这种C型自旋构型正是由于Cu2+在压缩的八面体构型中只有沿着z方向的轨道贡献磁性，从而选择性消除了其他方向Cu2+与Fe3+的磁交换作用，最终产生了新颖磁构型。该工作揭示了晶体对称性和结构对于CuO6八面体畸变的重要影响，同时为利用结构和轨道调控自旋结构提供了新思路。上述研究成果以“Observation of Robust Compressed CuO6 Octahedra and Exotic Spin Structure in CaCuFe2O5”为题，发表在近期的J. Am. Chem. Soc. 147, 4403 (2025)。物理所在读博士生皮茂材为该论文的第一作者，沈瑶特聘研究员、龙有文研究员为通讯作者。中国散裂中子源何伦华研究员、杨俊叶博士，德国马普所Z. W. Hu博士等参与本工作。本工作受到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、中国博士后科学基金、中国科学院战略性先导研究计划和松山湖科学城散裂中子源开放基金等项目的资助。
Hot News
/
相关推荐
2025
-
04
-
25
点击次数:
24
来源：厦门稀土材料研究中心在深空深海等极端环境下，核电池可替代传统化石能源、太阳能实现长时间电力供给。随着深空深海探测任务（火星探测、极地信标等国家重大需求）的不断深化，同位素热光伏电池（RTPV）成为有潜力实现千瓦级大功率输出的核电池首选。目前，美国、俄罗斯、日本等国家在RTPV系统开发上处于领先地位，而我国在该领域的开发尚处于起步阶段。在RTPV系统中，选择性发射体是决定能量转换效率的关键器件...
2025
-
04
-
25
点击次数:
25
来源：化学与分子工程学院过渡金属通常具有亲电性，呈现正价态。负价过渡金属配合物较为罕见，需要?电子受体配体的支撑才能相对稳定，如铁族金属羰基配合物阴离子[Ni(CO)3]2-，此时过渡金属的价态仅为形式负价。即便如此，含形式负价的过渡金属配合物通常难以在常温固相条件下稳定存在，因此缺少过渡金属负价态的明确光谱学证据（X射线吸收光谱），限制了对过渡金属特殊负价态和亲核性的认识。近日，北京大学施祖进联...
2025
-
04
-
24
点击次数:
45
来源：清华大学出版社期刊中心选择性发射体是决定放射性同位素热光伏（RTPV）系统能量转换效率的关键部件之一。开发具有高选择性发射率、高光谱效率和优异高温稳定性的选择性发射体可以有效提高RTPV系统的能量转换效率和服役寿命。为了调节选择性发射率和光谱效率，制备了一系列与GaSb半导体匹配的Er(Ta1-xNbx)O4 (0≤x≤0.2)选择性发射体。所制备的Er(Ta1-xNbx)O4 (0≤x≤0...
2025
-
04
-
24
点击次数:
43
来源：北京理工大学近日，北京理工大学吕红金课题组在多金属氧簇导向的银团簇合成方面取得重要进展。相关成果以“Wearing Gigantic Silver Armor on Transition-Metal-Containing Polyoxometalates: Formation of Supertetrahedral Intercluster Compounds”为题发表在国际知名化学期刊《A...