研究人员创造了一种称为聚苯胺的导电聚合物,其显示出显着的抗磁性,允许其排斥外部磁场。这一特性通常与超导体相关。与大多数通常表现出顺磁性(对磁场的弱吸引)的导电聚合物相比,这一发展代表了生产一种反映抗磁性的导电材料的重要一步,抗磁性是顺磁性行为的对立面。
导电聚合物除了能够导电之外,还具有各种属性。研究已经调查了它们在发光设备、电磁波屏蔽和耐腐蚀材料等应用中的潜力。这些特点中一个显著的特征是顺磁性。
研究团队之前已经建立了制造不同导电聚合物的技术。在这项研究中,他们成功地在硫酸铁存在下合成了聚苯胺,这是一个广泛研究的导电聚合物,最终实现了完美的抗磁性——这一特征防止外部磁场渗透材料。这种行为与超导体类似,并不同于通常在导电聚合物中看到的顺磁特性。
使用超导量子干涉装置测量,团队确认合成的聚苯胺在大约 100 K(−173°C)时其磁化率呈逐渐负变,并在 24 K(−249°C)以下展现出完美的反铁磁性。通常,作为有机半导体的导电聚合物在其电导率上表现出显著的温度依赖性。随着温度的降低,它们的电导率减小,而电阻增加。然而,这项研究中开发的聚苯胺在电阻随温度变化方面几乎没有变化,仅在极低温度下电导率出现显著下降。
聚苯胺中完美抗磁性的发现是一种在传统有机或无机导电材料中未见的非凡现象。可能存在一种不寻常的完美抗磁性机制,这可能为导电聚合物领域的创新进展铺平道路。
这项研究获得了日本学术振兴会的资助,资助号为(23K04848)。