1周两篇JACS！北京科技大学邢献然团队固体磁结构研究新进展

近日，北京科技大学化学与生物工程学院邢献然教授团队连续在J. Am. Chem. Soc.期刊上发表2篇新论文，分别研究了Kagome立方金属间化合物平面间铁磁性增强超宽零热膨胀，以及铽在铁磁态下的结构。

其中，“Interplanar Ferromagnetism Enhanced Ultrawide Zero Thermal Expansion in Kagome Cubic Intermetallic (Zr,Nb)Fe2”于2023年7月25日在线发表，“The Structure of Terbium in the Ferromagnetic State”于2023年8月2日在线发表。

Kagome立方金属间化合物平面间铁磁性增强超宽零热膨胀

在宽温度窗口上表现出零热膨胀（ZTE）的立方金属在广泛的先进技术中具有重要应用，但在自然界中极为罕见。

通过高温合成，研究组通过在kagome立方（Fd-3m）金属间化合物（Zr，Nb）Fe2类中的磁性掺杂实现了可调谐的热膨胀。在4到425 K的范围内，热膨胀系数（+0.47×10–6 K–1）可以忽略不计，几乎比现有金属中的大多数ZTE都要宽。

结合原位磁化、中子粉末衍射和超精细Mssbauer光谱分析表明，晶间铁磁有序有助于对冷却时的正常晶格收缩进行大的磁补偿。微量Fe掺杂引入了额外的磁交换相互作用，显著提高了铁磁性和磁有序温度，从而产生了这样的超宽ZTE。

该项工作表明了ZTE在kagome金属材料方面的巨大潜力。

铽在铁磁态下的结构

金属因其非定向和非饱和金属键，通常以高度对称的结构结晶。

研究组报道了铁磁态的铽金属采用了一种不同寻常的具有Cmcm空间群的低对称正交结构。以前只在少数在环境压力下具有键合5f电子的锕系金属中观察到类似的结构，如铀、镎和钚，但具有不同的最近配位数和键长变化。Tb原子占据4c位置（0，～0.1661，1/4），形成沿b轴堆叠的[Tb–Tb]层。

研究组对相关Tb 4f壳层中晶体场分裂的第一性原理多体计算表明，由于铁磁状态下四极矩的二阶性，铁磁铽的Cmcm结构通过磁弹性力而稳定。

这些发现对进一步了解铽的性质，包括其电子结构、能带、声子和磁性具有重要意义。

*相关内容请以英文原文为准

相关论文信息：

https://doi.org/10.1021/jacs.3c03160

https://doi.org/10.1021/jacs.3c04931

转自：“小柯化学”微信公众号

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