上海交通大学车顺爱教授团队：手性介观结构无机材料的自旋手性各向异性

近日，上海交通大学车顺爱教授团队的AMR述评文章“Spin Chiral Anisotropy of Chiral Mesostructured Inorganic Materials with Different Intrinsic Magnetisms”在线发表，就团队在手性介观结构无机材料（金属、金属氧化物）的自旋手性各向异性及其宏观响应性现象的部分工作进行了总结，展望了该领域研究中存在的挑战和机遇。

关键词：手性介观结构、无机材料、磁性、自旋手性各向异性

Mesostructures with chiral structures ranging from the subnanoscale to the micron scale provide potential platforms for efficient electron motion and enhanced spin anisotropy due to the synergistic effect between hierarchically chiral structures.

We propose that the intrinsic magnetisms of chiral mesostructured inorganic materials (CMIMs), which manifest as spin sublattices, spin exchange interactions and magnetic susceptibilities, may have impacts on the spin chiral anisotropy (SChA) of CMIMs.

The discovered SChA phenomena can be classified into SChA-based electron transfer and transition based on the characteristics of electron motion.

1 文章内容简介

通过结构调控材料的自旋各向异性对现代电子学器件和化学反应调控都具有重要意义。通过手性结构中电子运动产生的不对称自旋-轨道耦合作用可实现手性取向和手性度调控的自旋各向异性——自旋手性各向异性。然而，由于自旋-轨道耦合作用弱、运动电子数量少、缺乏光学、电学、磁学的响应性等原因，有机材料的自旋手性各向异性及其宏观响应现象的实现是一个挑战。而无机材料由于丰富的物质组成、电子结构和响应性质，再加上从亚纳米至微米尺寸多级手性结构的协同作用，在这一领域表现出巨大的优势。但同时，无机材料的稳定性、复杂多变的电子结构和电子相互作用，也是对称性破缺、原理探索和规律总结的巨大挑战。

本篇述评主要就本实验室在手性介观结构无机材料（金属、金属氧化物）的自旋手性各向异性及其宏观响应性现象的部分工作进行了总结，并基于无机材料电子结构及其相互作用的宏观表现性质之一——磁性（顺磁性、反铁磁性、亚铁磁性和抗磁性），对系列手性介观结构无机材料的自旋手性各向异性及其诱导的宏观选择性响应现象进行了总结和评述。

最后，我们展望了手性介观结构无机材料及其自旋手性各向异性研究中存在的挑战和机遇，以及对此我们迫切需要探索的新的手性介观结构无机材料、自旋手性各向异性理论模型。

2 AMR：请问您选择该领域的初心是？

作者团队：

手性是自然界的基本属性，介观结构也是自然界普遍存在的超分子结构。手性介观结构无机材料，集手性-介观-无机为一体，因无机物丰富而独特的本征性能、特殊的组装结构和空间限域效应，具有无穷的未知和可探索的独特性能。特别是对同样打破反演对称性的物理力场和基本粒子的响应和调控，为先进功能材料和现代器件的开发提供了新的机遇。因此，我们希望以此为出发点，实现新材料的构筑和基本粒子高效调控，发展新的理论，并开发其潜在应用。

3 AMR：您对该领域的发展有何愿景？

作者团队：

实际上手性结构材料和对基本粒子的调控是一个涉及到化学、材料学、物理学、电子学等一系列学科的研究领域。未来，希望该领域能够吸引和培养不同学科的人才，进行深入合作研究和探索，获得更深层次的科学理解，实现实际工业应用中的突破，遥遥领先。

作者团队简介

上海交通大学化学化工学院 特聘教授 车顺爱

车顺爱，上海交通大学化学化工学院长江特聘教授。1984年于中国吉林化工学院获工学学士学位，1990年于中国科学院长春应化所获理学硕士学位，2002年于日本横滨国立大学获工学博士学位，2004年加入上海交通大学任教授。她主持和参加了国家自然科学重大项目、973计划项目、国家自然科学杰出青年基金项目、科技部重点研发项目等多项课题研究。她的研究方向包括：1）手性介观结构无机材料；2）多级孔介观结构材料。

同济大学化学科学与工程学院 副教授 段瑛滢

段瑛滢，同济大学化学科学与工程学院副教授。2010年于上海交通大学获理学学士学位，2015年于上海交通大学获工学博士学位，2017年加入同济大学任副教授。她主持了国家自然科学基金青年基金项目、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金重点项目。她的研究方向包括：1）手性无机微纳米材料的设计合成；2）手性无机材料基于材料光学、电学、磁学、力学等手性响应性的表达；3）手性无机材料的手性诱导自旋选择性。

上海交通大学化学化工学院 博士研究生 姬婷

姬婷，上海交通大学化学化工学院博士研究生，2017年于西北工业大学获工学学士学位，目前研究方向主要为不同磁性的手性介观结构无机材料的自旋手性各向异性。

扫码阅读车顺爱教授团队的精彩Account文章：

Spin Chiral Anisotropy of Chiral Mesostructured Inorganic Materials with Different Intrinsic Magnetisms

Ting Ji, Shunai Che*, and Yingying Duan*

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.3c00170

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