Spintransfer und abstandsabhängige Spinkopplung in linear angeordneten Ag-Cu-Nanoclustern

In einer kürzlich veröffentlichten Studie in Naturkommunikationentdeckte ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Wu Zhikun vom Hefei Institute of Physical Science (HFIPS) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Spintransfer und Spinkopplung durch die lineare Anordnung von Nanoclustern aus einer Silber-Kupfer-Legierung (Ag-Cu) mit Schwefel.

Die Anordnung von Metall-Nanopartikeln verbessert nicht nur ihre Eigenschaften, sondern hilft auch, Struktur-Eigenschafts-Beziehungen und Wechselwirkungen zwischen Nanopartikeln zu verstehen. Aufgrund der Mehrfachverteilung von Metallnanokristallen ist es jedoch schwierig, atomar präzise Anordnungsstrukturen zu erhalten.

Die kürzlich aufkommenden Nanocluster (ultrakleine Nanopartikel) bieten aufgrund ihrer wohldefinierten Zusammensetzungen und Strukturen ideale Bausteine ​​für eine präzise Anordnung; Aufgrund der Schwierigkeiten bei der Synthese und Charakterisierung wurden jedoch nur wenige Studien zur atomar präzisen Anordnung von Metallnanoclustern (größer als 1 nm) berichtet.

In dieser Studie bereitete das Team eine lineare Anordnungsstruktur vor, die durch die Verknüpfung zweier Ag77Cu22-Cluster mit einem Schwefelion unter Verwendung einer simultanen Synthese- und Anordnungsstrategie gebildet wurde. Die Schwefelionen können durch die Spaltung von Kohlenstoff-Schwefel- und Schwefel-Wasserstoff-Bindungen der Thiole während der Synthese der Cluster erzeugt werden, was zur unmittelbaren Verknüpfung mit Clustern führt, um die Anordnungen zu bilden.

Weitere Studien zeigten, dass das magnetische Moment in dieser linear zusammengesetzten Struktur vom Cluster auf den Schwefel übertragen wurde, wodurch paramagnetische Schwefelradikale gebildet wurden, die aufgrund der kleinen Spin-Bahn-Kopplungskonstanten von Schwefel und des Fehlens einer Wechselwirkung des magnetischen Moments zwischen entfernten magnetische Isotropie aufwiesen Schwefelradikale.

Wenn die linearen Strukturen in Lösung zerlegt wurden, wurde das magnetische Moment zurück auf die Cluster übertragen, und anschließend trat eine Spinkopplung auf. Bemerkenswerterweise wurde eine solche Spinkopplung in den magnetischen Au250-Clustern nicht berichtet, was durch die abstandsabhängige Spinkopplung zwischen den Partikeln interpretiert wurde.

Und wenn die Liganden flexibel und ihre Länge kurz waren, konnten sich die Cluster aneinander annähern und die Spinkopplung fand innerhalb eines bestimmten Abstands statt. Andernfalls war es für die Cluster schwierig, sich der Kopplung zu nähern.

Diese Arbeit erreicht die lineare Anordnung der Metallnanocluster größer als 1 nm durch Verwendung der geeigneten Anordnungsstrategie. Es entdeckt und erklärt den Spintransfer und die abstandsabhängige Spinkopplung, die wichtige Auswirkungen auf die zukünftige Untersuchung des Nanocluster-Magnetismus und die Entwicklung neuartiger funktioneller Materialien haben könnten.