维度网讯，美因茨约翰内斯·古腾堡大学（JGU）研究人员开发出一种新型锰基分子材料，将分子用作微型数据存储设备的工作温度提升至约零下132摄氏度，相关成果发表于《自然·化学》（Nature Chemistry）。此前，只有含铁分子材料能实现这一功能，但其工作温度需维持在100至130开尔文（约零下173至零下143摄氏度）之间，低温要求带来了高能耗和操作复杂性。JGU化学系卡佳·海因策（Katja Heinze）教授表示，新型锰基材料首次尝试便在相关应用中超越了所有已知含铁分子材料，标志着自旋电子学领域的一项进展。

在数据存储领域，单个离子的电子自旋（磁矩，行为类似条形磁铁）可平行或反平行排列，对应二进制的“1”或“0”，即高自旋态或低自旋态。铁基存储设备通常最高工作温度为100开尔文（约零下173摄氏度），此前有团队报告提升至130开尔文（约零下143摄氏度），被认为已接近该材料体系的极限。JGU团队实现约11开尔文的温度跳跃。JGU化学系博士生桑德拉·克罗嫩贝格（Sandra Kronenberger）在马克斯·普朗克研究生中心与JGU合作支持下合成了新材料，她指出锰可以表现得与铁一样好，甚至更佳。JGU化学系卢卡·卡雷拉（Luca Carrella）博士测量了新材料的磁行为，认为该系统虽仍远低于室温，但这一进展向自旋电子学中更高工作温度的实现迈出了重要一步。

此次温度性能突破源于将锰与源自N-杂环卡宾的配体结合，配体与锰形成牢固键合。强键稳定了低自旋态，同时在两个自旋态之间产生高能垒，使两种自旋态作为信息存储更加稳定，并能承受更高温度。信息“写入”方式与铁离子类似：用光照射锰离子时，电子改变自旋态，材料颜色从低自旋态的暗红色变为高自旋态的浅黄色。海因策表示，切换后的材料在关闭光源后，其颜色和磁性能持续一段有用时间，这一概念可为未来数字存储技术提供方向。