基于甲胺客体调制的混价态甲酸铁框架的构筑与磁电行为研究

摘要：

N-型亚铁磁体可以在场冷时呈现负磁化行为,但在1T强场场冷时依然能够保持负磁化行为的化合物却很罕见.本工作以CH3NH3 + 为客体阳离子,成功构筑了一例红砷镍矿(49.66)(412.63)结构的混价态甲酸铁化合物[CH3NH3]n[FeⅢFeⅡ(HCO2)6]n(1),在1T强场下呈现负磁化行为.1中甲酸根采用反,反模式连接FeⅡ和FeⅢ形成三维阴离子框架,八面体配位构型的FeⅡ和FeⅢ分别处于(49.66)和(412.63)节点,而CH3NH3+则填充在框架空隙中平衡电荷.量热、介电和单晶X-射线衍射测试结果表明,1中存在由CH3NH3+无序-有序转变诱导的结构相变并伴随介电弛豫.磁性研宄表明FeⅡ和FeⅢ之间存在较强的反铁磁耦合,但在冷却过程中FeⅡ和FeⅢ构成的亚晶格磁有序程度存在较大差异,且具有较小自旋的FeⅡ磁矩先于FeⅢ磁矩有序且平行于外加磁场,导致温度进一步降低时1呈现出负磁化行为,这表明1是一例罕见的N-型亚铁磁体.此外,1在1T外加冷却场中依然能保持负磁化行为,表明1中存在较强的磁各向异性.值得注意的是,在100 Oe外场下冷却到17 K后,1呈现出正场调制的磁极翻转行为.进一步研究表明,1的场冷磁滞回线呈现不对称形状,并向冷却场方向发生偏转,其有效矫顽力(HCeff=(H+-H-)/2)和交换偏置场(HEB=(H++H-)/2)分别为21716 Oe和3322 Oe.总之,本研究表明客体分子尺寸和形状能够有效调控红砷镍矿结构中FeⅡ的磁各向异性,从而实现较高的磁极翻转场、矫顽力和交换偏置场.

关键词：混价态、相变、负磁化、磁极翻转、交换偏置

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资助基金：项目受国家自然科学基金Nos,22035003,21531005,21871209,21571139

在线出版日期：2021-03-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：1223-1228