近日,我院许群教授团队与中国科学院化学研究所韩布兴院士合作,在超临界CO2调控钙钛矿材料结构与磁性方面取得重要进展。研究团队利用超临界CO2 成功诱导CaSnO3从正交相到立方相的结构转变,在不引入任何磁性元素的条件下,实现该材料的室温铁磁性。
研究团队通过调控SC CO2压力,在CaSnO3中引入晶格尺度缺陷,释放SnO6八面体中的残余应力,抑制结构畸变,驱动晶体结构由正交相(Pbnm)向立方相(Fm-3m)转变。在16 MPa条件下,材料饱和磁化强度达到0.0727 emu/g,居里温度超过400 K,显著高于部分掺杂型CaSnO3材料。XRD、TEM、SAED等结构表征手段证实了相变的发生,XPS与EPR进一步揭示了氧空位(OV)与Sn3+的协同生成机制。研究表明,SC CO2诱导的缺陷-应变协同效应不仅降低了氧空位形成能,还破坏了材料本征的反铁磁序,从而实现了室温下的铁磁有序。
该研究利用超临界CO2制备纳米材料的技术手段,创新性提出非化学计量掺杂磁调控策略,为室温磁性功能材料的设计提供了一种普遍适用的方法。此外,还首次系统阐明了缺陷-应变协同机制在调控材料磁序方面的关键作用,突破了传统元素掺杂的局限,凸显了超临界流体技术在材料精准改性中的独特优势,为开发下一代自旋电子器件、信息存储及低功耗电子元件提供了一条变革性技术路径,对我国在新型功能材料领域的原始创新具有重要推动作用。

相关研究成果"Supercritical CO2-modulated phase transition in CaSnO3 from orthorhombic to cubic symmetry for Room-temperature ferromagnetism"发表在化学类TOP期刊《Chemical Science》上。文章第一作者是我院硕士研究生徐蕾,通讯作者为许群老师,郑州大学河南先进技术研究院为第一完成单位。
文章链接:https://doi.org/10.1039/D5SC04873G