我们课题组与日本东北大学Hitoshi Miyasaka教授团队合作，近日在 Journal of the American Chemical Society 发表了题为 《Cooperative Magnetic Phase Evolution via Oxygen Spin Coupling in a Layered Metal–Organic Framework》 的论文。

本研究首次实验证明了分子氧（O₂）的自旋能够直接介导多孔磁体中的磁相演化。在一种层状金属有机框架中，随着O₂二聚体逐步被吸附，体系的基态磁性由铁磁态逐渐过渡为反铁磁态，而框架整体结构保持等构不变。时间分辨吸附与磁学测试表明，随着O₂的吸附量增加，尼尔温度由17 K协同升高至28 K。相比之下，吸附抗磁性的CO₂时，铁磁态得以保持，凸显了O₂自旋在磁相调控中的独特作用。

进一步的密度泛函理论（DFT）计算确认，O₂二聚体能够作为高效的超交换桥，连接相邻的铁磁层，从而稳定反铁磁基态。这一发现为多孔磁体中客体–主体相互作用的自旋介导机制提供了直接证据，并强调了分子氧在磁性调控中的潜力。除了基础科学意义外，本研究也为开发气体响应型磁传感器和自旋电子学器件开辟了新的思路。

论文信息：

Jun Zhang, Yang Cao, Wataru Kosaka, Masaki Mimura, Yasutaka Kitagawa, and Hitoshi Miyasaka*, Cooperative Magnetic Phase Evolution via Oxygen Spin Coupling in a Layered Metal–Organic Framework, J. Am.Chem.Soc., 2025, DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.5c12038

张俊课题组：https://junzhang.whu.edu.cn/index.htm