一维链Co2+/Cu2+化合物的探索和磁化台阶现象

One-dimensional (1D) chain magnetic materials have attracted great interest due to their unique magnetic properties. Exploring new 1D magnetic materials and studying their magnetic ground states or field-induced magnetic phase transitions are hot topics in the field of materials science. In this project, we design and explore new 1D Ising spin-chain magnetic materials by focusing mainly on phosphates, vanadates, selenates and tellurates. We select 3d transition metal ions including Co2+ or Cu2+ ions as magnetic elements and suitable halogen ion or large cations including ammonium ions as "chemical scissors", through structural regulation and element substitution method for exploring new 1D magnetic systems. We prepare magnetic compounds by means of hydrothermal reaction or high-temperature solid-state reaction and further investigate their ground state properties or field-induced phase transition behaviors by means of conventional magnetic and heat capacity measurements. based on experimental and theoretical results, the spin-arrangment manners and magnetic coupling mechanisms are discussed in detail. Generally this research work will provide an experimental basis for the correlation of component, structure and magnetic properties of 1D spin-chain magnetic materials.

一维链磁性材料由于其独特的磁性现象引起人们的极大兴趣，探索新颖的一维链磁性材料并研究其磁性基态行为以及磁场诱导磁相变等科学问题是当前材料科学领域的研究热点。本项目拟以磷酸盐、钒酸盐以及硒酸盐和鍗酸盐作为研究体系，选择二价Co2+ 或Cu2+等3d过渡金属离子作为磁性元素，适当选择卤素离子或铵根等大离子作为“化学剪刀”，通过结构调控和元素置换等方法研发新颖的一维链伊辛型自旋体系材料。利用水热法和高温固相法进行材料合成制备，通过磁学和热学性质的常规实验手段来表征其基态性质和磁场诱导相变行为，结合实验和理论模拟结果探讨其自旋排列方式和磁性耦合机理。本项目的研究工作将为构筑一维链磁性材料的组成、结构和磁性之间的构效相关性奠定实验基础。

一维链磁性材料由于其独特的磁性现象引起人们的极大兴趣，探索新颖的一维链磁性材料并研究其磁性基态行为以及磁场诱导磁相变等科学问题是当前材料科学领域的研究热点。本项目以钒酸盐、磷酸盐以及硒酸盐和鍗酸盐作为研究体系，选择二价Co2+ 或Cu2+等3d过渡金属离子作为磁性元素，适当选择卤素离子或铵根等大离子作为“化学剪刀”，通过结构调控等方法研发新颖的一维链伊辛型自旋体系材料。利用水热法和高温固相法等进行材料合成制备，通过磁学和热学性质的常规实验手段来表征其基态性质和磁场诱导相变行为，以及探讨结构和磁性之间的关联性。本项目开发了数十种新型含Cu2+/Co2+过渡金属一维链材料体系，其重要结果和关键数据主要包含：1）制备了第一个具有理想的钻石链结构的化合物Cu3(CH3COO)4(OH)25H2O；2）制备了一个理想的铁磁链化合物Pb2Co(OH)(V2O7)Cl；3）制备了一个较为理想的海森堡反铁磁链化合物Lu2Cu(SO4)2(OH)3F·H2O；4）制备了一个共存两种不同的一维交替链的化合物K2Cu2(Te2O5)(TeO3)2·2H2O；5）制备了一个两条腿梯子链的化合物CdCu2(SeO3)2Cl2；6）制备了弱相互作用的一维链化合物Na2Cu(SeO3)2·2H2O。我们对这些材料的磁性基态进行了系统全面的研究，发现了许多新的磁性现象，并取得原创性的实验数据和研究成果。这些研究结果对一维链材料体系的磁性和其量子临界现象的理解有重要的科学意义，同时对探索新型低维磁性化合物有重要的指导作用。