氮氧双自由基碱基对

电场可调磁耦合

一种可通过外部电场显著调节反铁磁耦合强度的新型双自由基碱基对，有望成为自旋电子学中的可调控磁性砌块。

Zhao, Yu · Cui, Menglu · Liu, Yongyang · 高雯 · Cui, Xixi · 张常哲 · 孟庆田

Journal of Chemical Information and Modeling 2023

参数信息

磁耦合常数

-3286.681 cm⁻¹

磁耦合常数（Y方向电场下限）

-2549.578 cm⁻¹

磁耦合常数（Y方向电场上限）

-4231.286 cm⁻¹

Y方向电场引起的耦合常数变化

1681.708 cm⁻¹

技术优势

电场即可调磁

施加 Y 方向外电场可使 J 值在 -2549.578 至 -4231.286 cm⁻¹ 间变化，无需改变化学结构即可调节磁耦合强度。

耦合强度高

C⁺:C12 碱基对具有高达 -3286.681 cm⁻¹ 的反铁磁耦合常数，远超一般有机双自由基，有利于自旋关联。

电场响应灵敏

仅改变电场方向即可产生 1681.708 cm⁻¹ 的耦合常数变化，响应幅度大，便于器件调控。

机制清晰

电场调控源于电荷极化和自旋密度重分布两个协同效应，为理性设计提供了依据。

应用场景

• 分子自旋电子学：用电场直接调制自旋耦合，可望做成可编程自旋逻辑单元。
• 磁性纳米材料：提供高自旋密度的双自由基砌块，用于构建有序磁阵列。
• 自组装磁性纳米器件：碱基对互补识别可引导自组装，电场调控赋予器件可调磁性。