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Unexpected Magnetic Moments in Manganese-doped (CdSe)13 Nanoclusters: Role of Ligands, Angewandte Chemie International Edition 64, e202420257(2025)
錳摻雜量子團簇揭示自旋–聲子耦合機制
 
Guo-Lun Huang, Ko-Yu Ting, Nagaraju Narayanam, Dong-Rong Wu, Tzung-En Hsieh, Kai-Chih Tsai, Da-Wei Yang, Qi-Xun Tang, Bo-Kai Su, Yu-Ting Kang, Shing-Jong Huang, Ching-Hsiang Chen, Yuan-Pin Chang, Lan-Sheng Yang, Yu-Chiang Chao, Elise Yu-Tzu Li*(李祐慈), and Yi-Hsin Liu*(劉沂欣)
2025/11/17
本研究首度以原子級精確合成技術，成功製備並鑑定錳摻雜之魔術尺寸奈米團簇 [(CdSe)13]，並觀察到在極低摻雜濃度（0.5% Mn2+）下，即可產生超過 40 μB 的有效磁矩，遠超過理論預測。此異常磁性表現顛覆了傳統奈米材料需高濃度摻雜與長程有序結構才能產生磁性之想像。透過同步輻射國家研究中心（NSRRC）之 EXAFS 及XRD實驗，我們精確解析了錳原子周圍之鍵長重整與配位異質化現象，並與理論模擬相互印證，指出這一巨磁性行為源自於摻雜引發的電子重組與晶格聲子共振效應。研究亦揭示，團簇表面配體之種類與結構會顯著影響其磁性表現，反映配體場調控在量子尺度磁性材料設計中的關鍵角色。結合 SQUID 磁性量測、NMR/IR表面分析、時間解析放光、磁圓二色吸收/放光與 DFT 自旋態計算，本團隊建構出一套完整機制圖譜，揭示自旋極化與聲子耦合在量子團簇中形成共振性磁性交互網絡。本研究已刊登於 Angewandte Chemie International Edition，未來將延伸搭配非彈性中子散射與 Raman 散射等技術，進一步解析其磁聲耦合與激發態行為，為設計新一代量子磁材料、自旋電子器件與光磁功能體系奠定關鍵基礎。