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可控合成CuGeO3纳米带及其Spin-Peierls相变调控研究取得新进展

2007-10-25 21:26:00 来源:合肥微尺度物质科学国家实验室

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图a:TEM照片;图b:化合物晶体结构;图c: 磁化率与温度的关系 (H = 1 - 5 T)

  合肥微尺度物质科学国家实验室徐安武教授和俞书宏教授研究组利用模板诱导水热合成技术成功实现了准一维无机材料CuGeO3纳米带状结构的可控制备及其Spin-Peierls相变调控。该成果发表在4月出版的国际权威期刊《美国化学会志》上(J. Am. Chem. Soc. 129, 4152 (2007))。并受到审稿人的好评: “利用简单的合成方法得到了具有一维形貌的新颖纳米结构材料,这是一个非常有意义的、新颖的、高质量的研究工作”。
  Hase等于1993年发现准一维无机材料CuGeO3中存在Spin-Peierls 相变,它是迄今为止唯一被发现具有Spin-Peierls 相变的无机材料,很快成为理论和实验研究工作的一个热点。在14.2 K下,沿c轴的Cu-Cu 准一维反铁磁链沿c轴发生二聚化,形成Spin-Peierls相变,相变温度为Tsp。相变后,体系的能谱结构以自旋单态为基态,自旋三重态为激发态,两者之间存在一个24 K的能隙。该研究组利用水热合成方法,基于无机/有机插层和主客体化学原理,首次合成出高质量的CuGeO3单晶纳米带,该材料在低温下具有异常的反铁磁性性能(spin-Peierls transition)。与体相材料相比,得到的CuGeO3单晶纳米带对一维自旋体系与三维晶格声子之间的耦合产生影响,从而影响了二聚化,其低温磁性性能发生相应改变。该成果为在纳米尺度研究一维量子自旋体系和强关联电子体系的基本磁性和电子结构提供了良好机遇。

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