英文原题：Anisotropic Organic Magnetoresistance in Fused-Ring Electron-Acceptor-Based Bulk Heterojunction Systems
通讯作者：王恺，北京交通大学
作者：Jiaji Hu (胡佳骥), Lixuan Kan (阚利萱), Weichen Lin (林伟琛), Xiangpeng Zhang (张湘鹏), Wubiao Duan (段武彪)
“雄鹰展翅任翱翔，海龟深潜识方向。”自然界中的许多生物例如信鸽、雄鹰、海龟，能够在高空和深海等极端条件下辨别方向，在远距离地域之间往返定位，在广阔的黑暗中进行方向识别和地域迁徙，这种自带“导航功能”的特征取决于有机生物体对地球磁场的分布及其强度的敏锐感应和信息反馈。利用具有电磁特性的有机分子，进行磁场下的响应特征研究，可使系统性的问题具体化、可视化，将有机自旋电子学与有机仿生学相结合，为生物体的磁场感知和仿生研究提供实验方法和理论基础。
图1. 论文插图：稠环电子受体体异质结中各向异性磁电阻效应研究。
文章亮点
N-型稠环电子受体（又称非富勒烯）分子在高效稳定、半透明、柔性可穿戴有机太阳能电池领域以及光伏集成一体化方面具有潜在的应用价值。近期，我们发现了该类受体分子在有机自旋电子学和有机仿生学交叉领域前景旷阔。众所周知，如信鸽识途、雄鹰翱翔、海龟遨游，很多生物均具备一定的 “导航功能” ，这依赖于有机生物体对地球磁场的分布及其强度的敏锐感应和信息反馈。在自旋电子学中，磁各向异性的响应多依赖于铁磁金属及无机半导体中的自旋轨道耦合、Rashba效应、薄膜外延生长、晶体或器件结构反演不对称等诸多条件。由于有机分子具备无序性和能量最小化堆积的趋势，人们普遍认为低温溶液法所制备的有机半导体薄膜不具备产生磁各向异性的基本条件。
然而，该认知在我们的最新研究中被打破，我们探索并发现了部分非富勒烯代表性材料体异质结如PM6:Y6和PM6:IT-4F体系中具有显著的面内和面外各向异性磁电阻效应，磁电阻率在磁场180° 旋转角度内呈现出明显的二折对称现象，通过对所有磁电阻数据进行自旋物理微观机制理论分析，我们发现，该磁响应及其磁各向异性由有机给-受体电荷转移态下极化子对的各向异性朗德g-因子差和超精细耦合场所决定。该研究极大地促进了有机自旋电子学和有机仿生学的交叉融合。
图2. (a)PM6和Y6分子的结构及能量示意图；(b)平面外和平面内各向异性有机磁电阻测试示意图。
图3. 基于ITO(glass)/ZnO/PM6:Y6/MoO3/Ag结构器件的面外/面内有机磁电阻信号、各向异性磁电阻率、朗德g-因子差及超精细耦合场参数。
图4. 基于ITO(glass)/ZnO/PM6:IT-4F/MoO3/Ag结构器件的面外/面内有机磁电阻信号、各向异性磁电阻率、朗德g-因子差及超精细耦合场参数。
总结/展望
该研究进一步推动了能源材料N-型稠环电子受体分子的多功能性，打破了人们长期以来对传统磁各向异性的认知，本课题对有机自旋仿生学研究奠定了一定的实验和理论基础。
相关论文发表在期刊ACS Materials Letters上，北京交通大学博士研究生胡佳骥为文章第一作者，王恺副教授为通讯作者。
通讯作者信息：
王恺 副教授
博士毕业于荷兰特文特大学，主要研究领域为自旋光电子学，针对有机半导体和有机-无机杂化钙钛矿材料(包括手性钙钛矿)及器件展开了一系列关于自旋注入、自旋输运、磁光电流、磁光致发光等与自旋态相关的光物理和自旋物理研究。相关科研工作发表于Advanced Materials, Advances in Physics, Materials Horizons, Chemistry of Materials, Applied Physics Letters, Physical Review B 等杂志。详细信息可参考个人主页：
http://faculty.bjtu.edu.cn/8916/。
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ACS Materials Lett. 2023, 5, XXX, 2058-2064
Publication Date: June 30, 2023
https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.3c00262
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