近日，biwn必赢龙腊生教授课题组在分子基磁电材料研究方向取得了新进展，相关研究成果以“The Mechanism of the Magnetodielectric Response in a Molecule-Based Trinuclear Iron Cluster Material”为题发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.202007813)。
因同时存在磁极化和电极化，并且磁和电可以互相调控，磁电耦合材料在下一代信息多态存储器、新型超灵敏磁电传感器件、磁电换能器、可调微波信号处理器等领域具有广阔的应用前景。然而，在单相磁电耦合材料中磁极化与电极化相往往互排斥，这使得单相磁电耦合材料的设计与合成十分困难。
龙腊生教授课题组基于变价三核铁簇合物 [Fe3O(CH3COO)6(py)3](py) (py = 吡啶)中的变价金属离子自旋阻措和电荷阻措共存，成功地实现了近室温下的磁电耦合。他们的实验研究表明，三核变价金属铁离子之间的电荷转移形成电荷阻措，并产生电极化。变温结构分析（特别是低温孪晶结构解析）则证实了顺电态到铁电相的转变是由于金属间的电子转移引起。磁性数据拟合结果表明，化合物中存在强的自旋阻挫，并且自旋阻挫随着外加磁场增强而增强。电场下电子转移计算结果表明，电场诱导了电极化的产生，并促进简并能级的分裂。这项工作首次证实了利用分子基材料中自旋阻挫和电荷阻挫的共同作用可实现化合物的磁电耦合，为单相分子基磁电材料的设计合成提供了新的视角。
龙腊生教授课题组长期致力于分子基磁电材料的研究工作。他们通过分子设计，不仅实现了分子基多铁态的磁电耦合（Appl. Phys. Lett. 2017, 110, 192902）、分子基材料室温低场下的磁电耦合（Adv. Mater. 2017, 29, 1702512）、分子基材料的介电调谐功能（Phys. Status Solidi RRL 2018, 12, 1700425）、分子基材料的介电调控（Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 12602）、分子基铁电冰的合成（Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2011, 108, 3481），而且实现了室温下分子基复合材料的磁电耦合（Adv. Mater. 2018, 30, 1803716; Phys. Status Solidi RRL 2020, 14, 1900644）。
该研究工作由biwn必赢龙腊生教授和赵海霞高工共同指导下完成，论文第一作者为biwn必赢博士研究生李冬，已毕业硕士研究生王轩参与了部分研究工作，理论计算部分由浙江工业大学庄桂林副教授完成。研究工作得到了国家自然科学基金（项目批准号：21721001、21431005、21571150）和中央高校基本科研业务费（项目批准号：20720180030）等项目的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202007813
