论文标题：Large magnetic anisotropy in chemically engineered iridium dimer

期刊：Communications Physics

作者：Xiaoqing Liang, Xue Wu, Jun Hu, Jijun Zhao, Xiao Cheng Zeng

发表时间：2018/11/05

数字识别码：10.1038/s42005-018-0078-4

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s42005-018-0078-4?utm_source=other&utm_medium=other&utm_content=null&utm_campaign=JRCN_

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信息存储最主要的方式是利用磁性材料实现的磁存储。随着存储器件越来越快的小型化，磁性单元的尺寸也越来越小。此时，足够大的磁各向异性能（MAE）变得非常重要，因为它能维持磁性单元磁化方向在高温下不发生无效翻转，从而确保信息安全。纳米尺度的过渡金属团簇通常具有较大的MAE，在高密度磁存储领域有诱人的应用前景。近年来，甚至有实验证明了原子尺度的磁信息存储的可行性。

近日，大连理工大学赵纪军教授课题组与苏州大学胡军教授、美国内布拉斯加大学林肯分校曾晓成教授合作，基于第一性原理计算和磁性理论分析，首次提出采用非金属元素改变过渡金属铱二聚体的分子轨道，从而调控磁各向异性的新思路，将小团簇的MAE从77meV大幅提高到294meV，为目前国际上报道的最高值。这种具有强磁各向异性的小团簇，将为高密度永磁存储和微型自旋电子器件提供理想的构造单元。该成果以“Large magnetic anisotropy in chemically engineered iridium dimer”为题，2018年11月5日在线发表在Communications Physics 期刊上，论文第一作者为大连理工大学物理学院博士研究生梁晓庆，共同通讯作者为苏州大学胡军教授、大连理工大学赵纪军教授和内布拉斯加大学曾晓成教授。该成果得到中国国家自然科学基金项目的资助。

Communications Physics是Nature旗下新创办的物理类综合性开放获取期刊，主要收录以物理科学为中心主题的高质量研究成果。

图1

摘要：Exploring giant magnetic anisotropy in small magnetic nanostructures is of technological merit for information storage. Large magnetic anisotropy energy (MAE) over 50 meV in magnetic nanostructure is desired for practical applications. Here we show the possibility to boost the magnetic anisotropy of the smallest magnetic nanostructure—transition metal dimer. Through systematic first-principles calculations, we proposed an effective way to enhance the MAE of an iridium dimer from 77 meV to 223–294 meV by simply attaching a halogen atom at one end of the Ir–Ir bond. The underlying mechanism for the enormous MAE is attributed to the rearrangement of the molecular orbitals which alters the spin-orbit coupling Hamiltonian and hence the magnetic anisotropy. Our strategy can be generalized to design other magnetic molecules or clusters to obtain giant magnetic anisotropy.

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期刊介绍：Communications Physics(https://www.nature.com/commsphys/) is an open access journal from Nature Research publishing high-quality research, reviews and commentary in all areas of physics. Research papers published by the journal represent significant advances bringing new insight to a specialized area of research.

（来源：科学网）