稀土材料在医学领域应用十分广泛，如利用钕铁硼强磁特性的磁吻合技术、磁锚定技术，以钆基为主的系列核磁造影剂以及基于稀土元素的肿瘤荧光成像等。与此同时，稀土基分子磁体还是目前新型高密度信息存储材料研究的重点。为了快速读写数据，高密度磁性材料应具有硬的磁滞回线，即具备较大的矫顽场和零场剩余磁化强度。但就目前稀土基分子磁体而言，由于零场下的量子隧穿效应，其剩磁强度很难同饱和磁化强度持平，因此难以展现出硬的磁滞现象。
近日，西安交通大学第一附属医院特聘教授郑彦臻团队在Matter期刊上发表了题为“Suppression of zero-field quantum tunneling of magnetization by a fluorido bridge for a "very hard" 3d-4f single-molecule magnet”的研究论文（DOI：10.1016/j.matt.2022.07.009）。西安交通大学第一附属医院为第一署名单位，论文通讯作者为郑彦臻教授，第一作者为凌博恺、翟沅琦，西安交通大学第一附属医院吕毅教授、张谞丰教授为共同作者，这是双方继共同获得中华医学科技奖一等奖后的再次合作，后续将联合开展磁场生物学效应相关研究。Matter期刊2022年影响因子为19.967，在材料化学及工程技术两个大类的JCR及中科院分区中均为Q1。
本研究通过在3d-4f分子磁体中引入中心氟桥，诱导铁磁交换，有效抑制了零场下的量子隧穿效应，得到了具有高性能的单分子磁体（该分子磁体的矫顽场可达1.3 T，剩磁比高达97%），非常罕见。
进一步通过磁性理论计算，发现氟桥的引入使得基态磁矩呈Dy-Dy铁磁交换，Dy-Cr反铁磁交换的排列方式，导致DyC簇合物产生了很大的基态磁矩（10.7μB）。通过塞曼分裂图作者发现大自旋基态是抑制零场量子隧穿的关键。
值得一提的是该项研究通过前驱体法成功地在3d-4f团簇中引入了氟桥，并通过多项表征手段准确确定了氟的含量，为后续具有医学应用价值的氟桥联稀土簇合物的合成提供了重要参考。
论文链接
https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.07.009
