空気に触れると、新しいナノ材料は高温で磁性を帯びる(When exposed to air, new nanomaterial becomes magnetic at high temperatures)

2026-08-31 ワシントン大学(UW)

ワシントン大学(UW)の研究者らは、銀・クロム・セレンからなる新しいスピネル型磁性ナノ材料を2種類発見し、空気にさらすことで磁気特性が大きく変化することを明らかにした。スピネル構造では、Aサイトの元素が光・熱・空気などへの応答特性を大きく左右する。今回の材料は、Aサイトに銀イオンを含む初期スピネルが空気中で銀イオンを失い、別のスピネルへ変化する。変化後の材料は400 K(約127℃)まで磁性を維持する一方、元の材料は152 K(約−121℃)で磁性を失った。このキュリー温度の変化幅は過去最大とされる。研究者らは、こうした構造変化と磁性の関係を調べることで、磁性の基本原理を理解するとともに、光ファイバーや量子情報科学などに利用可能な新しい磁性材料の開発につながる可能性を探っている。

<関連情報>

銀クロムセレン化物スピネルの合成と磁性 Synthesis and Magnetism of Silver Chromium Selenide Spinels

Ezra K. Bacon-Gershman;Samantha M. Harvey;Charlize Agag;Abdul Moeez;Guodong Ren;Sonder Wilson;Yinuo Xu;Daniel R. Gamelin;Lilo Pozzo;Juan Carlos Idrobo;Brandi M. Cossairt
Journal of the American Chemical Society
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.6c09346

空気に触れると、新しいナノ材料は高温で磁性を帯びる(When exposed to air, new nanomaterial becomes magnetic at high temperatures)

Abstract

Chalcogenide spinels exhibit electronic and magnetic properties that are tunable through lattice occupancy and composition. Here, we report the first synthesis of spinel-phase Ag2Cr2Se4 and AgCr2Se4 and demonstrate an oxidation-induced ferro-to-ferrimagnetic transition accompanied by a massive increase in TC of >250 K associated with changes in Ag+ site occupancy. The Ag spinels are synthesized through air-free cation exchange of CuCr2Se4 nanocrystals driven by excess AgNO3 to yield ferromagnetic Ag2Cr2Se4 (a = 10.838(4) Å, TC = 152 K, 2 K saturation = 3.1 μB/Cr) with Ag+ occupying both Td 8a and Oh 16c sites. Upon air exposure, Ag2Cr2Se4 converts to ferrimagnetic AgCr2Se4 (a = 10.6085(19) Å, TC > 400 K, 2 K saturation = 2.2 μB/Cr) through a loss of Oh-Ag+ alongside the formation of Ag2Se. We attribute the ferro-to-ferrimagnetic transition to the generation of holes in Ag–Se bands, which couple antiferromagnetically to Cr3+. This Ag–Cr–Se spinel system demonstrates the largest change in TC reported and provides an excellent framework for further exploration of magnetic coupling as a function of oxidation and structure.

0501セラミックス及び無機化学製品
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