近日，湖北大学集成电路学院曹洋教授团队联合大阪大学、日本东北大学和武汉大学，在国际权威期刊《Journal of the American Chemical Society》发表最新成果。湖北大学曹洋为共同第一作者。研究揭示氧气分子不仅是生命呼吸的必需品，还能传递磁性信息。
研究人员将氧气分子逐步引入一种层状金属有机框架材料中，发现材料的磁性发生了显著变化，原本的铁磁性逐渐被反铁磁性所取代，其反铁磁转变温度从17 K升高至28 K。这一过程不是突变，而是随着氧气吸附量的增加逐步演化，展现出一种协同、自适应的“相变过程”。通过时间分辨的气体吸附与磁学测试，研究团队捕捉到氧气分子在孔道中扩散、并逐步诱导磁畴演化的全过程。进一步的密度泛函理论（DFT）计算表明，氧气二聚体在孔道中能够充当“自旋桥梁”，在不同磁性层之间建立起新的反铁磁耦合通路。
该成果为利用气体分子的自旋特性设计新型磁传感材料提供了全新思路，未来有望应用于智能气体传感、低能耗磁检测，以及新一代自旋电子学器件。审稿人评价指出：“本研究为气体响应型磁性材料的设计提供了基础框架，充分展示了顺磁性氧气作为自旋介体的独特作用。（审稿人：杨道虹）
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c12038
