第一作者：Fu-Sheng Guo

通讯作者：Richard A. Layfield、童明良、Akseli Mansikkamäki

通讯单位：英国苏塞克斯大学、中山大学、芬兰于韦斯屈莱大学

研究亮点：

1. 发展了一种新型的单分子磁性材料：镝茂金属阳离子[(Cp^iPr5)Dy(Cp*)]⁺

2. 首次实现了单分子磁体在高于液氮温度（80K）的阻隔温度下显示出磁滞。

单分子磁体研究的重要性

单分子磁体是一类以单个分子为磁性单元,表现出经典的磁弛豫与磁量子隧穿共存的新型纳米级磁性信息存储材料。这类分子在高温下表现为超顺磁性，在低温下出现磁滞和磁化量子隧穿行为，因此可以作为信息存储单元，避开传统铁磁体的超顺磁极限，实现计算机信息的超高密度存储。也就是说，可以在更小尺寸的硬盘上实现更大的存储容量。

拟解决的关键问题

自1993年发现第一个单分子磁体Mn12以来的25年里，单分子磁性材料一直面临着阻塞温度过低的问题，往往需要通过液He冷冻到极低温度下才能实现优异的磁记忆效应，为实际应用带来了极大阻碍。因此，开发具有实际应用价值的、更高阻隔温度的单分子磁体迫在眉睫！

成果简介

有鉴于此，英国苏塞克斯大学Richard A. Layfield课题组、中山大学童明良课题组和芬兰于韦斯屈莱大学AkseliMansikkamäki课题组合作，报道了一种阻隔温度高达80K的单分子磁体，首次突破液氮温度（77K，-196℃）！

图1. 新型单分子磁体的合成与结构示意图

研究人员通过化学策略发展了一种镝茂金属阳离子[(Cp^iPr5)Dy(Cp*)]⁺，这种阳离子可在80K的阻隔温度下显示出磁滞，且翻转能垒为1541 cm^–1。这意味着，今后可以通过更加廉价易得的液氮来实现单分子磁体的磁记忆效应。

虽然液氮的温度仍然很低，但与液氦相比，已经是质的突破。并且，液氮成本仅约液氦的三百分之一。期待后面更多新突破，实现室温单分子磁体！

图2. 磁性能

图3. 磁滞性能

图4. 磁弛豫性能

总之，这项研究是单分子磁体领域里程碑之作，为单分子磁体构建纳米磁体器件的实际应用扫除了障碍，为器件的微型化进程迎来了新的篇章。

参考文献：

Fu-ShengGuo, Ming-Liang Tong, Akseli Mansikkamäki, Richard A. Layfield et al. Magnetichysteresis up to 80 kelvin in a dysprosium metallocene single-molecule magnet.Science 2018, 362, 1400-1403.

http://science.sciencemag.org/content/362/6421/1400