国家纳米科学中心在有机自旋电子学领域取得重大突破

一、研究成果重磅发布

近日，国家纳米科学中心孙向南研究员团队在有机自旋电子学领域斩获重大突破。其基于创新的电光补偿策略，成功实现室温下有机自旋电子学器件磁响应信号的宽范围调控，还拓展了器件的多功能性应用。相关研究成果以 “Room-Temperature Organic Spintronic Devices with Wide Range Magnetocurrent Tuning and Multifunctionality via Electro-Optical Compensation Strategy” 为题，在国际知名期刊Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.202417995）上在线发表。

 二、自旋电子学领域的困境与机遇

在自旋电子学领域，室温下能展现大范围可调磁响应信号的器件，在先进传感、数据存储以及多功能技术等方面有着极高的应用价值。有机半导体凭借独特的超长自旋寿命和丰富光电特性，被视作实现这类器件的理想材料。但当前有机自旋器件因设计策略有限，磁流比通常低于 10%，严重阻碍了其多功能应用的发展。
三、创新策略攻克难题面对上述挑战，孙向南研究团队通过光 - 电 - 磁复合场协同调控有机半导体中的载流子输运、自旋相关反应以及光生载流子动力学，成功攻克器件磁流比难以调节的难题，实现了磁流比的任意调制。在柔性衬底上制作的有机自旋器件，室温下正磁流比高达 + 13200%，负磁流比达−10600%，且能在该范围内精准调控。同时，这种复合场协同调控策略在不同类型器件中都表现出良好的普适性。
四、多功能应用开启新篇通过将光、偏置、磁场和机械柔性等多个可控参数集成于一个器件，成功激活了室温下的多功能应用。该器件可充当高灵敏度磁场传感器、复合磁场传感器、磁电流逆变器和磁控人工突触等。这一成果为高性能、多功能器件的设计提供了全新思路，对未来自旋相关技术的发展意义深远。
五、研究团队与资助支持国家纳米科学中心博士生孟珂、国家纳米科学中心与北京工业大学联合培养博士生李敏和郭立丹副研究员为论文共同第一作者，孙向南研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金原创项目、面上项目、青年项目，中国科学院战略性先导专项、北京市自然科学基金、北京市科技新星计划、中国博士后科学基金会和中国科学院引才计划的资助。

有机自旋器件结构、电光补偿机理示意图以及磁响应信号展示 

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202417995