分子半導體通常由原子序數較低的輕元素組成，因此具有較弱的自旋-軌道耦合作用，且室溫下自旋壽命的理論預測值超過毫秒量級，被學界認為是實現室溫高效自旋輸運和未來自旋運算應用的理想材料體系。盡管理論上可通過分子結構設計提高材料自旋壽命，但此前研究報道的分子半導體材料自旋壽命大多≤0.1μs，低于理論預測值，這一現象與對該類型材料的普遍認知相悖。
近日，中國科學院國家納米科學中心研究員孫向南團隊通過理論研究發(fā)現，分子半導體材料的分子內偶極取向能夠影響超精細相互作用，而超精細相互作用強度是決定材料自旋壽命的關鍵因素。基于這一發(fā)現，該團隊聯合上海有機化學研究所研究員高希珂團隊，基于具有相同元素組成與共軛結構平面性但分子內偶極排列不同的2,6-薁基共軛聚合物，結合電子順磁共振技術和自旋閥器件，實驗證明了通過設計分子內偶極取向可以顯著抑制超精細相互作用，從而獲得了高達106μs的室溫自旋壽命，創(chuàng)造了室溫紀錄值。
該研究提出了新的分子內偶極取向設計策略，為設計室溫高效自旋輸運材料提供了指導思路，有望推動室溫自旋運算器件的開發(fā)與應用。
相關研究成果以Enhancing Room-Temperature Spin Lifetimes in Molecular Semiconductors by Designing Intramolecular Dipole Orientations為題，發(fā)表在《先進材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部、中國科學院以及北京市科學技術委員會等的支持。
論文鏈接
分子內偶極取向對分子半導體自旋壽命的影響
本文鏈接：室溫高效分子半導體自旋輸運材料研究獲進展http://www.sq15.cn/show-12-1090-0.html
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