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科学家设计具有出色性能的磁铁:新型轻质磁铁可能具有现实世界的应用

磁铁是我们日常生活中不可或缺的一部分,存在于许多医疗和电子设备中,包括家用电器,电机和计算机。近年来对新型磁性材料的需求显着增加。许多这样的材料由可在室温下使用的金属元素或稀土金属组成。2019年,这些无机磁铁的全球市场价值195亿美元,预计到2025年将达到275亿美元。

然而,无机磁体的制造成本很高,并且其组成元素的使用通常受到限制。

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几十年来,化学家一直在尝试使用丰富的金属离子和廉价的有机配体的分子单元以低能量和经济成本制造高性能磁体。到目前为止,很少有报道在室温下操作的分子基磁体,少数已知的例子无法存储信息。

新磁铁可能有现实世界的应用

由CNRS研究员Rodolphe Clé波尔多大学rac领导的国际研究团队发现了一种新的化学策略,用于设计由有机基团(具有不成对电子的分子,因此携带自旋)和顺磁性(自旋携带)金属离子产生非常强的磁相互作用。

这些新型磁铁具有许多理想的物理特性,包括高工作温度(高达242°C),大矫顽力(即存储信息的能力)和低密度。

密度约为1.2 g cm-3的新型轻质磁体与传统无机磁体的密度超过5 g cm-3相比,室温矫顽力高达7500 Oe(比之前报道的基于分子的系统高2个数量级),高工作温度超过协调网络的当前记录超过100度;C。

在a除了出色的物理性能外,合成这些磁体的过程相对简单,可以很容易地应用于许多金属有机材料转化为金属有机磁体。

尽管制备新磁体相对容易,但它们对空气非常敏感且结晶性差,但研究人员能够克服这些障碍以充分表征这些磁体。通过几次国际合作,这些磁体的电子和磁性以元素选择性方式表征。虽然欧洲同步加速器研究机构(ESRF)的BM01和ID12光束线对于理解这些材料的结构和磁性至关重要,但最近芬兰科学院研究员Aaron Mailman对这些材料的分析和光谱表征做出了贡献。磁铁。

“这项工作中使用的合成策略应广泛适用于相关系统,虽然这些结果代表了矫顽力和临界温度的新基准,但在低密度,轻质金属有机磁体中,我预计未来的结果将导致进一步的改进和现实世界的技术应用''Aaron Mailman说。

Rodolphe Clérac说''诚实地说,在这项工作之前,我没有考虑过我的研究应用,因为我和我都做基础科学,但现在我很清楚,我们可以潜在地使用这些材料在磁电,磁传感器和记录技术中,特别是当重量有问题时,例如,在智能手机或卫星上,”他总结道。

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