具有光学和催化活性旋向量子磁铁
材料科学
2025-08-19 v1
摘要
具有由大能隙分离的自旋态的旋向量子磁铁在技术上具有吸引力，但实现困难。具有纳米尺度旋向性的几何失调拓扑态可能为实现此类材料提供化学途径。然而，室温自旋错位、Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的弱小，以及实现晶格变形的高能要求，为实现这些材料设立了高大的物理化学障碍。本文表明，层状铁氧氢化物（LIOX）能够解决这些挑战，因为表面配体将旋向性传递到伯氏六面体中螺旋堆叠的FeO6配位原子的自旋态中。旋向氨基酸的嵌入会导致反亚磁铁自旋对发生角位移，其沿螺旋轴的锯齿链形成螺旋自旋梯子。与其他旋向磁铁不同，LIOX中的自旋态在化学和光学上是可及的，表现出强烈的光学共振，符合旋向匹配的光子，并实现自旋选择性电荷传输。LIOX中自旋梯子呈现静态而非动态极化，因而特别适合作为催化剂。室温自旋配对、场可调性、环境稳健性以及合成的简单性使LIOX及其嵌入物成为一族独特实用的量子磁铁。
引用
@article{arxiv.2508.12362,
title = {Chiral quantum magnets with optically and catalytically active spin ladders},
author = {Bum Chul Park and Sung-Chul Kim and Dae Beom Lee and Young Kwang Kim and Bomin Kim and Sonny H. Rhim and Eunsoo Lee and Yongju Hong and Kwangyeol Lee and Sang Hyun Lee and Jessica Ma and Michal Sawczyk and Jun Lu and Jason Manassa and Nishkarsh Agarwal and Robert Hovden and Sung Ok Won and Min Jun Ko and Minkyu Park and Jiung Cho and Xiaoming Mao and Kai Sun and Young Keun Kim and Nicholas A. Kotov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.12362},
year = {2025}
}
备注
24 pages, 5 figures