德国美因茨大学锰基分子材料突破自旋电子学温度极限

B910化工消息：6月30日消息，德国约翰冈斯古滥贝格大学美因茨分校(JGU)化学系Katja Heinze教授团队在《Nature Chemistry》发表研究，利用新型锰基分子材料将自旋电子学数据存储器件的工作温度提升至约141K(零下132摄氏度)，首次尝试即超越此前所有铁基分子材料的最高纪录。

自旋电子学是利用电子自旋而非电荷来编码和存储信息的前沿技术。在分子级存储器件中，核心原理是通过调控单个离子的电子自旋方向——平行(高自旋态，对应逻辑“1”)或反平行(低自旋态，对应逻辑“0”)——实现二进制数据存储。然而，自旋态切换需要足够高的能垒来保持双稳态的稳定性，此前被广泛研究的铁基分子材料在超过130K(约零下143摄氏度)后便会失去双稳态特征，严重制约了这类器件的实用性。

Heinze团队的突破在于选用锰作为中心金属离子，并搭配源自N-杂环卡宾的强结合配体。这些配体与锰形成极强的化学键，有效稳定了低自旋态，同时在两个自旋态之间构建了较高的能量势垒。博士生Sandra Kronenberger在该课题组完成了新型材料的合成，研究得到马克斯普朗克研究生中心与JGU的合作支持。Luca Carrella博士负责磁性行为测量，确认了材料在更高温度下的双稳态性能。

该研究证明锰在自旋电子学应用中可以媚美甚至超越铁——此前科学界普遍认为铁是分子磁存储材料的理想金属选择。虽然141K仍远低于室温，但这一温度跃升标志着分子自旋电子学向实用化方向迈出的重要一步。如后续研究继续推进，分子级自旋电子器件有望应用于超高密度数据存储、低功耗计算芯片及量子信息处理等领域。 （来源：AZoM）