3月15日，化學與化工學院盧紅成研究員課題組的最新研究成果“Construction of Ideal One-Dimensional Spin Chains by Topochemical Dehydration/Rehydration Route”在國際頂級期刊《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc.）上刊發。
低維量子磁性材料因具有量子自旋液體等新奇量子現象以及與高溫超導的相關性，近年來迅速成為研究前沿和熱點，在超能量子計算和新型自旋電子器件等領域有著潛在的應用。一維（1D）海森堡自旋鏈材料因其為最簡單的低維量子磁性材料，而首先得到重點關注和研究。雖然科學家目前已發展了包括固相、水/溶劑熱、氣相擴散、高壓、離子熱等在內的多種低維反鐵磁性材料的合成手段，但是對于具有大自旋的一維海森堡自旋鏈材料的合成仍具有很大的挑戰，這是因為在大自旋反鐵磁自旋鏈中，即使是微弱的鏈間相互作用也會導致出現長程磁有序，抑制其強量子漲落行為。
針對上述難題，在這項研究中，該團隊提出“脫水-再水合”拓撲合成策略，成功將弱磁性零維磁性結構(2,2′-bpy)FeF3(H2O)·2H2O轉化為3.3 K磁有序的自旋鏈(2,2′-bpy)FeF3（2,2′-bpy為2,2′-聯吡啶），再使其在室溫特定濕度下重新水合轉化為S = 5/2的完美反鐵磁自旋鏈(2,2′-bpy)FeF3·2H2O。磁化率、比熱、穆斯堡爾譜和電子自旋共振等測試結果表明該自旋鏈在極低溫（0.5 K）仍無長程磁有序跡象。同時，將該策略拓展至S = 3/2體系，驗證了其具有普適性。此拓撲合成方法為其它一維自旋鏈和二維自旋阻挫磁格子等磁性材料的合成提供了新思路。
圖1. 零維到一維結構與磁性的拓撲轉變：（a）晶體結構；（b）磁化率
我校為該工作的第一完成單位及通訊單位，盧紅成研究員和日本京都大學Kageyama教授為論文的共同通訊作者，盧紅成課題組的研究生王艷紅和符鵬為共同第一作者。該研究工作得到了這項工作得到了國家自然科學基金（21901078）等項目資助。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c13902
