韓國研究人員發(fā)現(xiàn)一種可在室溫下表現(xiàn)出鐵磁性的純有機材料結構

關于塑料磁鐵在未來的多種應用，來自韓國蔚山國家科技研究所的研究團隊提出了替代方法。

隸屬于韓國蔚山國家科學技術研究院（UNIST）的一組研究人員，為塑料磁鐵的未來應用提供了替代方法

一個來自UNIST的國際研究團隊引入了一種新型有機網(wǎng)絡結構，該結構能夠在室溫下顯示出純有機鐵磁性質。如CHEM期刊所述，該純有機材料呈現(xiàn)出來自純p-TCNQ的鐵磁性，無任何金屬污染。

這一突破由JONG-Beom Baek教授和他所在UNIST能源與化學工程學院的研究團隊領導。在研究中，研究團隊利用四氰基醌二甲烷（TCNQ）單體自聚合物合成了網(wǎng)絡結構。所設計的有機網(wǎng)絡結構可產(chǎn)生穩(wěn)定的中性自由基。

二十多年來，人們對有機塑料有鐵磁性的說法普遍持懷疑態(tài)度，主要原因是過渡金屬的污染。由于科學上的好奇心和“塑料磁鐵”的應用前景，人們廣泛致力于開發(fā)基于自由基的純有機化合物中的磁鐵。排除污染問題、純有機塑料磁性必須解決，這樣才能實現(xiàn)人們對塑料磁性的追求。

本研究報告了一種三嗪網(wǎng)絡結構的設計、合成和磁性。該結構演示了純有機材料產(chǎn)生的室溫鐵磁性。通過TCNQ在三氟甲磺酸（TFMSA）中155℃下的自聚合得到了聚合物網(wǎng)絡。通過扭曲三嗪環(huán)周圍的π鍵并通過捕獲聚合的TCNQ（p-TCNQ）網(wǎng)絡結構的玻璃態(tài)，來產(chǎn)生高度穩(wěn)定的自由基。

p-TCNQ中未配對電子（自由基）的存在通過固態(tài)電子自旋共振（ESR）光譜證實。磁性表征顯示：存在自旋1/2瞬間，導致鐵磁有序；臨界溫度顯著高于室溫。實驗結果得到了嚴格的理論計算的支持，驗證了有機鐵磁性的起源。

本研究由能源與化學工程學院的Javeed Mahmood、材料科學與工程學院的Jungmin Park 以及聯(lián)合大學物理系的Dongbin Shin三人共同進行。材料科學與工程的Jong-Beom Baek教授和Jung-Woo Yoo教授作為本研究的通訊作者對該項目進行監(jiān)督指導。

“我們的研究不僅提出了有機磁性材料的新方向，而且為設計具有中性穩(wěn)定自由基的新結構提供了廣泛的可能性。這些自由基顯示出鐵磁有序，”Baek教授說，“由于科學的好奇心和塑料磁鐵的應用前景，這種材料有望引起多領域的廣泛關注。”