近日，星空在线登录胡贵超教授课题组在物理领域国际著名期刊《Applied Physics Letters》上发表了题为“Bias-induced magnetic to nonmagnetic transition in polyacene junctions”的学术论文。山东师范大学为论文第一署名单位，研究生李景涛为第一作者，通讯作者为胡贵超教授。

有机自旋电子学在设计柔性、低成本和低能耗有机器件方面具有广阔的应用前景。由于有机分子大都不含d电子，难以产生磁性。因此，探寻可产生磁性的独特有机共轭分子结构并阐明其机理具有重要的意义。

作为典型的有机π共轭分子，并苯分子在有机发光和分子电子学领域受到广泛关注。相关实验和理论表明，并苯分子具有独特的长度依赖的磁特性。当苯环个数达到或超过7时，分子基态将由非磁态转变为反铁磁态，在有机反铁磁器件及输运方面具有潜在的应用价值。然而，在器件结构形式下，电极耦合和外加偏压是不可避免的因素，此时并苯分子能否保持反铁磁性值得探究。在本工作中，作者基于第一性原理方法，研究了偏压对连接到金电极上的并七苯分子磁性的影响。研究发现，并七苯分子连接到金电极后，未加偏压时可保持反铁磁自旋密度波（亚铁磁性）。当偏压超过一临界值时，并七苯由磁性向非磁性转变。进一步研究表明，该磁性-非磁转变源于偏压引起的电子态定域度变化，导致分子磁性的主导机制由电子间的库仑相互作用转变为电子平均跃迁速率。计算表明，并八苯和并九苯分子也存在类似现象。

此外，作者还研究了分子磁性相变对器件输运性质的影响。随着分子磁性的转变，分子器件的电流显著提升，微分电导增强，但电流自旋极化特性消失。在高偏压下，由于电子态在外场下的极化效应，甚至存在负微分电导现象。该工作提出了一种通过电场来操控并苯分子磁性的方法，并揭示了分子磁性与其电导之间的关系，有助于未来设计基于并苯分子的自旋电子器件。

以上研究获得国家自然科学基金资助。

论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0223078