香港城市大学张其春、苏科大张程/李阳/孙艳秋等人系统回顾了有机共晶中自旋效应的最新研究进展。总结二元组分共晶到多元组分共晶体中存在的磁性、多铁性、多重自旋性、力学响应自旋、手性分子自旋轨道和自旋交叉现象,着重讨论了共晶自旋中载流子的输运现象。此外,回顾了自由基共晶在自旋开关系统、三线态激子形成、以及自旋电荷转换器等领域的应用。这一工作有利于更好地理解当前研究的成果和面临的挑战,为有机自旋电子学的进一步发展提供一定的借鉴作用。
图 1 有机共晶中的自旋现象 近年来,有机自旋器件,包括自旋开关、自旋光伏器件、自旋存储器件、自旋晶体管、自旋有机发光二极管、自旋光响应器件等,已经引起了众多科学家们的兴趣。普遍认为自旋调控将为传统有机光电器件领域带来巨大的变革,可以为制备新型有机电子器件提供新的策略。对于有机自旋电子器件而言,有机光电材料的设计和调控尤为重要。 常见的有机自旋极化材料可分为单一材料和复合材料,其中,复合有机自旋材料又可以进一步细分为共晶材料和物理混合材料。在这篇论文中,我们对有机共晶中的自旋现象进行了系统性地回顾和总结。通常地,有机共晶由两种或多种分子基于超分子相互作用(弱相互作用)而形成,通过改变共晶体系中给受体的成分和比例,来调控各个成分之间的相互作用和光电性能,同时可以将各个成分的优势整合到一个共晶体系之中。因此,探索有机共晶体系中的自旋现象,厘清共晶中结构与性质的关系成为当前领域的一个研究重点。 一般来说,有机共晶体中具有四种典型的超分子相互作用,包括电荷转移、卤素键、π-π堆积和氢键作用。电荷转移作用可以增强材料的高电导率,而π-π相互作用有助于提升光电子的性质。此外,卤素键和氢键有利于优化共晶体中的分子排列。对于大多数有机共晶体,通过合理的调控可以实现不同的自旋输运性能或自旋散射强度,有望成为自旋电子学中的候选材料。因此,设计具有自旋特性的新型共晶体,并且实现自旋特性的调控是一项极具挑战性的研究课题。前期的文献调研发现,该领域缺少有机共晶自旋相关的综述性工作。本文将着重介绍有机共晶在自旋应用中的应用进展,提供对有机共晶自旋现象的理解,为有机共晶自旋器件的尽一点绵薄之力。 论文信息 Spin in Organic Cocrystals Dr. Cheng Zhang, Xin Wang, Prof. Yang Li, Prof. Yanqiu Sun, Prof. Qichun Zhang Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202300481