Quantum Design中国用户科研成果快报（2022年第12期）

Quantum Design中国用户科研成果快报（2022年第12期）

《Quantum Design中国用户科研成果快报》是由Quantum Design中国定期汇总Quantum Design中国用户（包括综合物性测量PPMS、全新一代磁学测量系统MPMS3用户等）在众多研究领域的近期科研成果，为大家的相关科学研究提供参考。

本期文献目录：

1. Ultrastrong conductive in situ composite composed of nanodiamond incoherently embedded in disordered multilayer graphene. Nat Mater (2023)  燕山大学 柳忠元.

2. Controlled Synthesis of Submillimeter Non-layered WO2 Nanoplates via a WSe2 -Assisted Method. Adv Mater (2022)  湖南大学 段曦东.

3. Space-Charge Control of Magnetism in Ferromagnetic Metals: Coupling Giant Magnitude and Robust Endurance. Adv Mater (2022)  青岛大学 李强.

4. Orbital-Hybridization-Driven Charge Density Wave Transition in CsV3Sb5 Kagome Superconductor. Adv Mater (2022)  浙江大学 曹光旱.

5. A hepatocyte-targeting nanoparticle for enhanced hepatobiliary magnetic resonance imaging. Nat Biomed Eng (2022)  西北大学 樊海明.

6. Ultrahigh Density of Atomic CoFe-Electron Synergy in Noncontinuous Carbon Matrix for Highly Efficient Magnetic Wave Adsorption. Nanomicro Lett (2022)  复旦大学 车仁超.

7. Deep ultraviolet hydrogel based on 2D cobalt-doped titanate. Light Sci Appl (2023)  清华大学深圳研究院 刘碧录.

8. Ferromagnetic-antiferromagnetic coexisting ground state and exchange bias effects in MnBi4Te7 and MnBi6Te10. Nat Commun (2022)  北京大学 叶堉.

9. Dynamic morphological transformations in soft architected materials via buckling instability encoded heterogeneous magnetization. Nat Commun (2022)  香港中文大学 张立.

10. Microencapsulation and nanowarming enables vitrification cryopreservation of mouse preantral follicles. Nature Communications (2022)  中国科技大学 赵刚.

11. Colossal Nernst power factor in topological semimetal NbSb2. Nat Commun (2022)  中科院上海硅酸盐所 陈立东.

12. Single-Crystal Growth, Structure, and Transport Properties of a New Dirac Semimetal LaMg0.83Sb2. Chemistry of Materials (2022)  重庆大学 周小元.

13. A new method to enhance the magnetocaloric effect in (Sc,Ti)Fe2 via magnetic phase separation. Journal of Materials Science & Technology (2023)  北京科技大学 王守国.

14. In-situ investigation on the oxygen vacancy-driven topotactic phase transition in charge-orbital ordered Nd0.5Sr0.5MnO3 films. Acta Materialia (2023) 西安交通大学 马天宇.

15. High performance magnetostriction of Fe-Cu-Pd ferromagnetic strain glass:Local chemical ordering induced martensitic nanodomains morphology with low modulus. Acta Materialia (2023) 西安交通大学 杨森.

16. Interface effects on current transport properties in multi-layered (Ba, K)Fe2As2 superconducting wires. Journal of Materials Chemistry C (2023)  中科院电工所 马衍伟.

17. Growth of a hexagonal α-Fe1−xCrxSe (x ≥ 0.4) alloying phase with room-temperature high coercivity by Cr introduction. Journal of Alloys and Compounds (2023) 山西师范大学 许小红.

18. High-performance microwave absorbers using a simple double-layer absorbing structure to improve impedance mismatching. Journal of Alloys and Compounds (2023)  北京大学 杨金波.

19. Suppressed charge-density-wave, robust ferromagnetism and Lifshitz transition in Sm2Ru3Ge5 crystal under high pressure. Journal of Alloys and Compounds (2023)  上海科技大学 郭艳峰.

20. FeCo/Graphene Nanocomposites for Applications as Electromagnetic Wave-Absorbing Materials. ACS Applied Nano Materials (2022)  云南大学 胡万彪.

21. Synergetic Spin-Crossover and Luminescent Properties in a Multifunctional 2D Iron(II) Coordination Polymer. Inorg Chem (2022)  南京大学 宋友.

22. Aminopolyol-Dependent Assembly of Heterometallic Lanthanide-Iron-Oxo Clusters. Inorg Chem (2022)  厦门大学 郑兰荪.

23. Thermoelectric properties of layered oxyselenides with 3d transition metal ions. Journal of the American Ceramic Society (2023)  清华大学 南策文.

24. Tuning the Single-Molecule Magnet and Photoluminescence Properties of Binuclear Dysprosium Complexes by Light. Crystal Growth & Design (2022)  南京大学 郑丽敏.

25. Achieving glass-like lattice thermal conductivity in PbTe by AgBiTe2 alloying. Applied Physics Letters (2022)  重庆大学 周小元.

26. Voltage control of magnetic properties in GdxFe100-x films by hydrogen migration. Applied Physics Letters (2022)  山东大学 颜世申.

27. Plateau-like magnetoresistance and topological Hall effect in Kagome magnets TbCo2 and DyCo2. Applied Physics Letters (2022)  中科院物理所 王文洪.

28. Multiple metamagnetic transitions induced by high magnetic field in DyBi. Physical Review B (2022)  中科院强磁场中心 张裕恒.

29. Superconductivity arising from pressure-induced emergence of a Fermi surface in the kagome-lattice chalcogenide Rb2Pd3Se4. Physical Review B (2022)  南京大学 闻海虎.

30. Strong-coupling superconductivity and weak vortex pinning in Ta-doped CsV3Sb5 single crystals. Physical Review B (2022)  南京大学 闻海虎.

31. Nodeless superconductivity in the topological nodal-line semimetal CaSb2. Physical Review B (2022)  浙江大学 袁辉球.

32. The Magnetic Properties and Magnetocaloric Effect of Pr0.7Sr0.3MnO3 Thin Film Grown on SrTiO3 Substrate. Materials (2023)  杭州电子科技大学 霍德璇.

33. Enhancement of superconductivity and suppression of charge-density wave in As-doped CsV3Sb5. Physical Review Materials (2022)  浙江大学 曹光旱.

34. Structural and magnetic ordering properties of TbFexMn12-x (x = 6.0–9.0) intermetallic compounds. Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2023)  北京大学 杨金波.

35. Modulating saturation magnetization and topological Hall resistivity of flexible ferrimagnetic Mn4N films by bending strains. Journal of Applied Physics (2022)  天津大学 米文博.

36. Deep sub-micron Josephson junctions fabricated by using maskless direct writing on 4-inch silicon wafer. Physica C: Superconductivity and its Applications (2023)  中科院上海微系统所 谢晓明

燕山大学 柳忠元等

Ultrastrong conductive in situ composite composed of nanodiamond incoherently embedded in disordered multilayer graphene. Nat Mater (2023)

摘要

传统陶瓷或金属无法同时满足超高强度和高导电性。碳元素可以形成各种物理性质完全不同的同素异形体，因而可以在大范围内调控力学和电学性质。本文通过精确控制非晶碳在较窄的温度-压力范围内转变为金刚石的程度，合成了一种原位复合材料，由均匀分散的超细纳米金刚石和无序多层石墨烯组成的，其室温下的努氏硬度高达~53 GPa，抗压强度高达~54 GPa，电导率为670-1240 Sm-1。通过原子解析界面结构和分子动力学模拟，我们揭示了非晶态碳通过碳原子局部重排和扩散驱动生长的成核过程转变为金刚石，这与石墨转变为金刚石的过程不同。类金刚石和类石墨组分之间的复合键合大大提高了复合材料的力学性能。这种超硬、超强、导电碳元素复合材料的综合性能优于已知的导电陶瓷和C/C复合材料。界面处的中间杂化态也为碳的非晶-晶相变提供了新的思路。

The electrical resistivity (ρ) of the ND/DMG composite was measured within the range of 4–300 K with a Quantum Design PPMS-9 system by using the standard four-probe d.c. method. 

湖南大学 段曦东等

Controlled Synthesis of Submillimeter Non-layered WO2 Nanoplates via a WSe2 -Assisted Method. Adv Mater (2022)  

摘要

二维金属氧化物(2DMOs)因独特的电子结构和丰富的表面化学性质引起广泛关注。然而，由于其固有的三维晶格结构和超高的合成温度，2DMOs的合成仍是一个长期挑战。本文报道了一种WSe2辅助化学气相沉积(CVD) ，成功生长具有可调厚度和横向尺寸的高质量非层状WO2纳米片。光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM) 表明， WO2纳米片具有良好的菱形几何结构，横向尺寸可达亚毫米级(~ 135 μm)，是迄今为止通过CVD获得的最大尺寸的二维金属氧化物单晶。拉曼光谱和扫描透射电子显微镜(STEM)研究表明， WO2纳米片是具有单斜结构的高质量单晶。电学测试表明， 纳米片具有较强的各向异性电阻，导电率为1.1×106 Sm−1，击穿电流密度为7.1 × 107 Acm−2。更有趣的是，低温磁输运研究表明，纳米片表现出量子干涉诱导的弱局部化效应。本文开发的WSe2辅助生长WO2纳米片的策略可以丰富2DMOs材料库，并为基于二维WO2的其他性能探索提供材料平台。

The magnetoconductivity measurements were performed with the six-terminal Hall bar structure in a physical property measurement system (Quantum design) using a lock-in amplifier (Stanford SR830). 

青岛大学 李强等

Space-Charge Control of Magnetism in Ferromagnetic Metals: Coupling Giant Magnitude and Robust Endurance. Adv Mater (2022) 

摘要

铁磁金属具有较高的居里温度和强大的磁化性能，在超低功耗自旋电子器件领域具有广阔应用前景。然而，对铁磁金属薄膜中磁性的大小和可逆电压控制，目前仍缺乏可靠的解决方案。本文提出了一种新的空间电荷方法，在Co/ TiO2多层颗粒薄膜中实现了在1.3 V电压下30.3 emu/g的调制，并且耐用性超过5000次循环。Ni/TiO2和Fe/TiO2多层颗粒膜中也存在类似现象，说明了其普遍性。Ni/TiO2多层颗粒膜中107%的磁性变化暗示了其在电压驱动磁性开关方面的潜力。这种巨大且可逆的磁性电压控制可归因于铁磁金属/TiO2界面的空间电荷效应，自旋极化电子随着TiO2表面的锂离子吸附被注入铁磁金属层。本文研究结果为一种铁磁金属磁化调节方法打开了大门，为离子-磁-电耦合应用铺平了道路。

Operando magnetometry was carried out using a Quantum Design superconducting quantum interference device (SQUID) and vibrating sample magnetometry (VSM) at room temperature.

浙江大学 曹光旱等

Orbital-Hybridization-Driven Charge Density Wave Transition in CsV3Sb5 Kagome Superconductor. Adv Mater (2022) 

摘要

近来，kagome拓扑超导体AV3Sb5 (A = K, Rb, Cs)因独特结构和非平庸几何，成为蕴含拓扑非平凡现象的理想平台，比如巨大反常霍尔电导率、拓扑电荷序、电荷密度波(CDW)和非常规超导。尽管材料拥有正常态CDW序和不同的超导间隙结构，但导致这些对称性破缺现象的原因仍不清楚。本文研究发现，V3d-Sb5p轨道杂交直接参与了CsV3Sb5的CDW相变。温度依赖的X射线吸收谱结合第一性原理清楚表明，在低温CDW阶段，材料转变为反置大卫星结构，说明了Sb轨道发挥了关键作用，轨道杂化的建立是kagome非常规超导体中CDW态和结构转变动力学的直接媒介。本篇工作从轨道相互作用的角度增进了对kagome晶格中关联相出现的基本理解和控制，并为非平庸序和拓扑结构中新机制的研究提供了有效方法。

Temperature dependence of magnetic susceptibility was measured on Quantum Design Magnetic Property Measurement System (MPMS3).

西北大学 樊海明等

A hepatocyte-targeting nanoparticle for enhanced hepatobiliary magnetic resonance imaging. Nat Biomed Eng (2022) 

摘要

肝胆磁共振成像(MRI)可以为肝硬化和肝炎患者的肝肿瘤诊断提供信息。然而，由于缺乏灵敏性和特异造影剂，其临床应用受到阻碍，部分原因是无论肝细胞表面配体如何，其特异性纳米颗粒很容易被Kupffer细胞隔离。在兔、猪和猕猴实验中，我们发现由锰铁氧体核和聚乙二醇-乙氧基-苄基表面配体结合肝细胞特异性跨膜金属和阴离子转运体组成的超小纳米颗粒可以增强肝胆MRI的性能。与临床使用的对比剂相比，纳米颗粒促进了更快、更敏感和更高分辨率的肝胆MRI，显著提高了兔早期肝肿瘤的检出率(92%对48%)，并更准确地评估了猕猴的胆道梗阻。纳米颗粒的性能和生物相容性支持肝脏特异性MRI造影剂的进一步转化发展。

Magnetization curves of γ-Fe2O3, MnFe2O4, γ-Fe2O3-EOB-PEG, MnFe2O4-mPEG and MnFe2O4-EOB-PEG from −3 to 3T at room temperature were obtained on a superconducting quantum interface device magnetometer (MPMS-XL-7 Quantum Design).

复旦大学 车仁超等

Ultrahigh Density of Atomic CoFe-Electron Synergy in Noncontinuous Carbon Matrix for Highly Efficient Magnetic Wave Adsorption. Nanomicro Lett (2022) 

摘要

提高金属原子利用率和理清M-M‘相互作用对于组装高性能超轻电磁波吸波材料具有重要意义。本文通过对含能金属有机骨架的热解，成功地采用高温爆炸策略组装了具有Co-Fe粒子修饰的分层多孔碳海绵。构建的复合材料展现出超低的反射损耗(RL)值−57.7 dB，在12.08 GHz、层厚为2.0 mm(负载为15 wt%)的情况下，特定RL值为−192 dBmg−1mm−1  。离轴电子全息图表征了高度分布的大量极化纳米畴可变电容器，显示了沿纳米孔边缘的偶极子和界面极化。更重要的是，X射线吸收光谱分析验证了金属团簇与碳基体之间的相互作用以及电子耦合极大促进了电磁波的吸收。

The hysteresis loop of the materials was tested using a superconducting quantum interference device MPMS (SQUID) VSM magnetometer.

清华大学深圳研究院 刘碧录等

Deep ultraviolet hydrogel based on 2D cobalt-doped titanate. Light Sci Appl (2023) 

摘要

近年来，深紫外(DUV) 波段的双折射光学元件愈加重要。然而，大多数DUV光学元件具有固定的双折射率。本文基于二维(2D)低钴掺杂钛酸盐，发明了一种在DUV波段具有力学双折射效应的双折射可调光学水凝胶。这种二维氧化物材料的光学各向异性系数高达1.5 × 10–11 C2J−1m−1 ，超过以往记录的最大值，从而得到了3.9 × 106 T−2m−1的极大磁光Cotton-Mouton系数。极大的系数使双折射水凝胶可在小磁场与超低浓度的二维氧化物材料中制备。通过改变应变(压缩/拉伸)从0到50%，该水凝胶可以稳定连续对303 nm DUV光进行较大的相位调制。本篇工作为设计和制造DUV双折射可调元件提出了新的想法，正如光学水凝胶能够通过力学刺激调制DUV所证明的那样。

Magnetic anisotropy was determined by using a high-precise magnetometer (Physical Property Measurement System, Quantum Design, USA) to measure the in-plane and out-of-plane magnetizations of a layered and oriented CTO film, which was fabricated by vacuum filtration.

北京大学 叶堉等

Ferromagnetic-antiferromagnetic coexisting ground state and exchange bias effects in MnBi4Te7 and MnBi6Te10. Nat Commun (2022)

摘要

天然超晶格结构MnBi2Te4(Bi2Te3)n (n = 1, 2, ...)中，磁性MnBi2Te4层被非磁性Bi2Te3层分离，具有拓扑能带、磁性和弱层间耦合，为奇异拓扑量子态的实现提供了一个重要平台。然而，对于探索其中量子现象至关重要的二维极限下的磁性研究，仍处于初级阶段。本文在MnBi4Te7 (n = 1)和MnBi6Te10 (n = 2)中观察到复合铁磁-反铁磁共存基态，并且这种磁性基态可以延续到2层晶胞极限。普遍存在的Mn-Bi位点混合占位甚至细微层间磁相互作用的变号，导致了材料空间不均匀的层间耦合。此外，MnBi2Te4(Bi2Te3)n (n = 1, 2)中观察到可调交换偏置效应，源于基态铁磁和反铁磁成分的耦合，为自旋电子器件提供了设计原则和材料平台。我们的工作突出了磁性微调的新方法，为进一步研究MnBi2Te4(Bi2Te3)n (n = 1, 2)中的量子现象及其磁性应用铺平了道路。

Magnetic measurements of MnBi4Te7 and MnBi6Te10 single crystals were measured by the vibrating sample magnetometer (VSM) option in a Quantum Design Physical Properties Measurement System (PPMS-9 T). 

香港中文大学 张立等

Dynamic morphological transformations in soft architected materials via buckling instability encoded heterogeneous magnetization. Nat Commun (2022)  

摘要

三维变形结构的几何重构在柔性电子器件以及力学、声学和热学性能智能系统中有着广泛的应用。然而，实现不同尺寸维度的结构材料的高度可控各向异性变形和动态调控仍具挑战。本文开发了一种磁调控方法，可实现可变形结构的可控变形，并揭示了其动态调控机制和潜在的应用。根据软结构材料屈曲不稳定性编码异质磁化剖面，然后通过空间和时间编程磁输入信号，即可驱动多种各向异性变形和动态几何重构。磁刺激的引入有助于预先确定软结构材料的屈曲状态，使其在没有长时间磁刺激输入的情况下能够形成确定和可控的屈曲状态。动态调制可用于构建具有可切换流体特性的系统，并被证明可实现流体操纵、选择性粒子捕获、灵敏度增强生物医学分析和软机器人等功能。这项工作为利用软结构材料的可编程和动态形态转换提供了新的见解，并有望应用到微流体、可编程超材料和生物医学领域。

The magnetic hysteresis of the magnetic elastomer was measured by a PPMS model 6000 Quantum Design VSM. 

中国科技大学 赵刚等

Microencapsulation and nanowarming enables vitrification cryopreservation of mouse preantral follicles. Nature Communications (2022)  

摘要

窦前卵泡由于其易获得，常被用作冷冻保存和体外培养的模型。作为一种有前景的哺乳动物生育保存方法，窦前卵泡玻璃化需要高浓度的剧毒穿透性冷冻保护剂(高达6 M)。本文实现了低浓度的渗透低温保护剂(1.5 M)，将磁热和光热空间复温与水凝胶微封装结合，实现了协同抑冰，从而实现保护剂浓度降低。与常规水浴加热相比，本文方法窦前卵泡的活力提高了33%。此外，体外培养后腔前卵泡的空腔形成率与未玻璃化的对照组相当。此外，玻璃化卵泡发育的MII卵母细胞百分比以及体外受精和胚胎移植后的后代出生率也与对照组相似。该研究建立了一个集成了微封装、冷冻、复温和3D培养的一体化平台，为卵泡的保存和充分利用提供了一套独特的解决方案。

The magnetism of the Fe3O4 NPs was tested at room temperature by a vibrating sample magnetometer (VSM; MPMS 3, Quantum Design).

中科院上海硅酸盐所 陈立东等

Colossal Nernst power factor in topological semimetal NbSb2. Nat Commun (2022) 

摘要

现今，液氮温度(77 K)以下的固态制冷技术对于量子信息技术和物质量子态探测至关重要，但由于缺乏良好的热电/热磁材料，低温固态制冷技术发展受限。本文报道了在拓扑半金属NbSb2单晶中，发现了巨大的能斯特功率因子3800×10−4 Wm−1K−2 (@5T, 25K) ，以及非常高的能斯特优值71×10−4K−1 (@5T, 25K) 。该材料优异的热磁性能，可以归因于较大的能斯特热功率和纵向电导，而横向热导相对较低。NbSb2具有巨大而且不饱和的能斯特功率因子一方面因为其非常完美的电子结构，费米能级附件有补偿的高迁移电子和空穴，另外一方面是因为较强的声子-曳引效应。本文的发现为探索液氮温度下固态热泵的材料选择开辟了道路。

The electrical and thermal transport properties of single-crystalline NbSb2 were measured under the magnetic field by using physical property measurement system (PPMS, Quantum design, USA). 

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