[论文解读] Altermagnetic Metal-Organic Frameworks

Diego López‐Alcalá, Andrei Shumilin+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 5, 2026

Magnetism in coordination complexes被引用 0

一句话总结

对使用金属-有机框架实现交替磁性的展望，强调再结晶化学如何实现工程化的磁对称性和框架材料中的动量空间自旋分裂。

ABSTRACT

Altermagnetism has recently emerged as a new class of spin compensated magnetic materials that exhibit momentum dependent spin splitting despite having zero net magnetization. The origin of these electronic signatures lies in symmetry operations that connect opposite spin sublattices while allowing spin splitting in momentum space. While most candidate materials identified so far belong to inorganic crystals with fixed lattice symmetries, the realization of altermagnetism ultimately requires platforms in which magnetic symmetry can be deliberately engineered. In this Perspective, we discuss how metal-organic frameworks (MOFs) provide a unique chemical platform to address this challenge. We first place altermagnetism in the broader context of magnetic and electronically active metal-organic networks, highlighting how reticular chemistry enables precise control over lattice geometry, dimensionality and electronic structure. We then discuss how these features position framework materials as promising candidates for realizing altermagnetism and highlight the key challenges that must be addressed to translate theoretical proposals into experimentally accessible systems. Finally, we critically assess current experimental challenges and outline emerging directions for realizing and controlling altermagnetism in coordination framework materials, which emerge as a versatile and powerful platform for exploring new paradigms in spintronics.

研究动机与目标

• 将交替磁性在具有磁性和电子活性的金属有机网络中进行情境化分析。
• 解释再结晶化学如何在晶格几何、维度和电子结构方面实现对交替磁性的控制。
• 识别挑战并将理论提议转化为可用于实验的 MOF 系统。
• 评估当前的实验障碍并勾画在配位框架中实现和控制交替磁性的方向。

提出的方法

• 调查作为自旋对称抵消、动量相关自旋分裂现象的交替磁性的全景。
• 论证MOFs如何作为化学平台来有意设计磁对称性和晶格性质。
• 强调框架设计在调控与自旋分裂相关的电子结构中的作用。
• 批判性评估实验挑战并提出在MOFs中实现的实际方向。

实验结果

研究问题

• RQ1 MOFs 中哪些设计原则能够实现具有动量相关自旋分裂的交替磁性行为？
• RQ2 如何利用再结晶化学来控制晶格对称性、维度和电子结构以实现交替磁性？
• RQ3 观察框架材料中交替磁性的主要实验障碍是什么，如何应对？

主要发现

• MOFs 提供了一个多功能平台，用来设计磁对称性和自旋相关的电子特征。
• 再结晶化学允许对晶格几何、维度和与交替磁性相关的电子结构进行精确控制。
• 框架材料是实现交替磁性的有前景候选者，但需要解决若干实验挑战以将理论转化为实践。
• 已确定当前的实验障碍，并勾画在配位框架中实现和控制交替磁性的方向。