d-π-d自旋耦合在配位结构中的原子尺度观察
材料科学
2025-01-03 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
磁性金属原子与有机自由基之间的自旋耦合在高性能磁性材料中起关键作用。大规模材料中涉及多自旋中心的复杂相互作用，使得在原子尺度上研究自旋耦合具有挑战性。本文利用低温扫描隧道显微镜和原子力显微镜，研究由两个铁(Fe)原子和四个全异构维生素酸(ReA)分子构成的金属-有机配位结构中的d-π-d自旋相互作用。通过脱氢使ReA分子转化为自旋1/2自由基态，从而实现与配位Fe原子的强磁耦合。综合的理论分析基于密度泛函理论和价键理论进一步阐明了配位结构中反铁磁自旋耦合的内在机制。具体而言，Fe二聚体与ReA自由基的反铁磁耦合使二聚体自旋定向平行。该工作为理解金属-有机配位结构中的自旋相互作用提供了基础性认识，并为设计先进磁性材料提供了微观见解。
引用
@article{arxiv.2501.01162,
title = {Atomic-scale observation of $d$-$\pi$-$d$ spin coupling in coordination structures},
author = {Xue Zhang and Xin Li and Jie Li and Haoyang Pan and Minghui Yu and Yajie Zhang and Gui-Lin Zhu and Zhen Xu and Ziyong Shen and Shimin Hou and Yaping Zang and Bingwu Wang and Kai Wu and Shang-Da Jiang and Ivano E. Castelli and Lianmao Peng and Per Hedegård and Song Gao and Jing-Tao Lü and Yongfeng Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.01162},
year = {2025}
}