由草酸铜构成自旋阻挫分子磁体的电性化探索
批准号:
22073106
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
张斌
依托单位:
学科分类:
结构化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张斌
中文摘要
1973年Anderson 从反铁磁相互作用的三角格子出发提出当两个格点上自旋反平行时,第三个格点自旋取向无法唯一确定,出现了自旋阻挫。导致电子可以共振价键的方式运动,而成为共振价键固体。当 S=1/2,源于量子纠缠形成量子自旋液体。1987年他指出Muller发现的铜氧超导体可看成是由 (4,4) 格子反铁磁体La2CuO4通过空穴掺杂而成,由绝缘体转变为超导体电子经历了自旋阻挫导致的量子自旋液体态。这已成为人们寻求新超导体的共识。虽然有机超导温度远低于无机超导,但两者在本质上是相同的。在多年从事分子导体和分子磁体工作的基础上,我们可从草酸铜基元构筑出自旋阻挫、无长程序的分子磁体,希望用“bottom up”的方法、改变对离子、达到对现有分子晶体进行“空穴掺杂”的目的,制备出新的电磁功能分子晶体,开展分子电子学和自旋电子学研究,发现新的量子自旋液体、超导体,并为量子计算做物质准备。
英文摘要
In 1973, Anderson proposed spin frustration from an extended triangular lattice with antiferromagnetic interaction with their nearest neighbors. When two neighboring spins align in opposite directions, the third one cannot. This leads the spin frustration. Depending on resonating-valence-bond theory of Pauling, he named it as Resonating-Valence-Bonds state. In 1987, Muller discovered superconductive behavior in cuprates. Anderson pointed out that (4,4) grid antiferromagnet La2CuO4 is the parent material of Cu-O superconductor, La2CuO4.becomes a superconductor after hole doping. The antiferromagnetic insulator transfers into superconductor through a spin frustrated quantum spin liquid state. It shows a way to looking for new superconductor. Although the critical temperature of organic superconductor is much lower than inorganic one, their intrinsic behavior is same. Depending on our work on organic conductor and molecular magnet, we found out the way to synthesis spin frustrated copper-oxalate-framework, and characterized them carefully on high quality single crystal. We could try to change the cation as “hole doping” to modulate its magnetism and conductivity and synthesis the new molecular crystal from “bottom.up” method. Then the research of molecular electronics, spintronics will be carried out to looking for new quantum spin liquid, new superconductor and get material ready to future quantum computation.
在1986年Anderson将他1973年提出的共振价键理论和Muller 的铜氧超导体相结合,指出反铁磁有序的绝缘体La2CuO4可视为抗磁性、电阻为零的铜La-Ba-Cu-O 超导体的母体化合物,在这个变化过程中,随着对四方格子反铁磁性铜氧面的空穴惨杂,反铁磁自旋有序取向的电子经过一个自旋取向无法唯一确定的量子自旋液体态而进入可以屏蔽外磁场的抗磁态。这个将材料电、磁统筹起来的观点引起人们广泛关注:物理学家提出了众多的量子自旋液体的模型,如kagome、蜂巢格子;化学家合成了大量的具有这些拓扑结构特征的化合物。到2010年国际上才得到了第一例量子自旋液体材料。这是一个电荷转移复合物,电性为Mott 绝缘体,表现出源于自旋阻挫的强反铁磁性、没有磁有序。由此翻开了量子自旋液体研究的新篇章。具有自旋阻挫、没有长程序是材料是潜在量子自旋液体的必要条件。由于材料纯度和测试条件对材料的性能有影响,使得寻找量子自旋液体经历着一个去伪存真的过程。高质量的单晶是确保数据正确的最佳选择。由于绝对零度不存在,人们只能得到潜在的量子自旋液体。到现在为止得到国际公认的潜在的量子自旋液体不到十例,其中分子晶体占六例,我们报道了国际上唯一一个具有三维结构的潜在的量子自旋液体。现有已报道的潜在的量子自旋液体中,除 alpha-RuI3 到1.8K保持金属性,其余材料都是绝缘体。在基金的支持下,我们在关注由草酸铜构筑的可能潜在的量子自旋液体化合物的自旋阻挫行为的同时,开展了电性研究。用过饱和溶液法、电化学法制备得到了反铁磁性一维、二维、三维的草酸铜骨架化合物,观测到自旋阻挫,其中四个是潜在的量子自旋液体。引入有机给体BEDT-TTF对具有反铁磁性的二维的四方格子、蜂巢格子的草酸铜阴离子层进行孔穴掺杂,得到了具有自旋阻挫的半导体和导体,到 2K没有观测到长程序。这向从自旋阻挫体系分子晶体向新型超导体方向迈出了一大步。
铜有机骨架化合物的自旋工程
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:张斌
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依托单位:
从具有Jahn-Teller 效应铜离子出发探索电磁功能分子晶体
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批准号:21573242
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项目类别:面上项目
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资助金额:67.0万元
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批准年份:2015
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负责人:张斌
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依托单位:
低维分子磁体的电性探索
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批准号:21173230
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项目类别:面上项目
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资助金额:61.0万元
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批准年份:2011
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负责人:张斌
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依托单位:
光、电、磁多功能电荷转移复合物
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批准号:20873154
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2008
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负责人:张斌
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依托单位:
有机无机杂化电磁双功能分子晶体
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批准号:20673120
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2006
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负责人:张斌
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依托单位:
从超分子化学出发构筑新型电磁双功能电荷转移复合物
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批准号:20473095
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项目类别:面上项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2004
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负责人:张斌
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依托单位:
从超分子化学出发构筑新型电磁双功能电荷转移复合物晶体
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批准号:20343001
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:6.0万元
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批准年份:2003
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负责人:张斌
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依托单位:
国内基金
海外基金