【摘要】

質子傳導和多鐵性的融合為實現強磁電耦合和磁離子提供了一個引人注目的機會，為實現分子磁電提供了一個多功能平臺。最近，

紐約州立大學Shenqiang Ren教授團隊

描述了機器學習與增材製造相結合，以加速氫鍵多鐵性大分子的設計策略，伴隨著磁性的強質子依賴性。

質子轉換磁電發生在三維分子異質固體中。它由一個分子磁體網路作為質子儲存器組成，以調節鐵電極化，而分子鐵電體則為質子轉移充電以可逆地操縱磁性。

磁電耦合在鐵電相變時誘導可逆的 29% 磁化控制，具有 160 K（192 K 至 352 K）的寬熱滯寬度，而室溫可逆磁調製在 1 kV 的低電場刺激下實現釐米-1。靜電質子轉移的發現為分級分子多鐵性中質子介導的磁化控制提供了途徑。相關論文以題為

Proton switching molecular magnetoelectricity

發表在《

Nature Communications

》上。

【主圖導讀】

圖 1：質子介導的多鐵性分子異質固體。

圖 2：PEGDA水凝膠用於製備分子異質固體的機器學習設計結果和固溶方法。

圖 3：多鐵性分子異質固體的 3D 列印和結晶。

圖 4：質子介導的 ME 耦合。

【總結】

該研究揭示了室溫分子異質多鐵性固體中的質子轉換 ME 耦合，該固體由化學上不同的高 Tc 分子鐵電和磁性部分組成。

分子 VH 磁體顯示出獨特的晶格結構，如空位網路，使其對外部刺激和物種非常敏感。可以動態結合到 VH 中的質子和離子能夠實現其磁性切換。

對於分子鐵電 IM，其在水中的溶解性和生長的鐵電性使其可以與溶液中的分子磁體組裝，這對於質子介導的多鐵性的發展至關重要。多鐵性異質固體是透過增材製造實現的基於溶液的限制網路獲得的。透過質子介導的 ME 耦合的演示，團隊進一步證明了分子異質固體中電場控制的磁性。這些發現可以為智慧分子異質材料和刺激依賴性分子固體的設計開闢道路，如分子磁離子、質子可調導電磁鐵和電壓可切換分子自旋電子學等。

參考文獻

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doi。org/10。1038/s41467-021-24941-9