在学校的物理课上磁铁是常见的，但几乎不会涉及到化学课；研究人员成功地利用化学方法控制了铁磁体基体的磁性。物理方法可能会影响磁场方向，本例中的化学方法精细地控制了所挑选的强铁磁材料系统，工作原理类似于锂离子电池。

通过将锂离子进入到特定磁体和脱嵌，它们的磁性可被精细地控制。

(图片来源：KIT/ Wiley-VCH)

在学校的物理课上磁铁是常见的，但几乎不会涉及到化学课；卡尔斯鲁厄理工大学(KIT)的研究人员成功地利用化学方法控制了铁磁体基体的磁性。物理方法可能会影响磁场方向，本例中的化学方法精细地控制了所挑选的强铁磁材料系统，工作原理类似于锂离子电池。

许多物理方法可实现可逆地创造或影响磁性。标准方法是利用电磁线圈，高电流生成磁场，但线圈持续地消耗能量。另一种可能的方法是极化铁磁体，意味着将磁化结构平行排列，影响了基体的磁场。虽然不需要能量维持磁场，但磁性是永久的且不容易被去除。另一种方法是利用电磁耦合，使用电场诱发磁性；然而，这种方法的影响往往只局限在顶部单层原子晶格，引起磁化强度的最小变化。

KIT新开发的磁性化学控制法提出了一种独特的方法，与上述解释的概念不同：这种方法影响基体材料，不仅在表面，而且是可逆的，这意味着可以去除。不同的磁性状态(磁性或非磁性)是稳定的，这一点具有创新性，与电磁线圈不同，不同磁性状态可以在无持续电流和无消费能量的条件下保持。

“手机锂离子电池数以千计的充放电循环显示出了电化学过程的高度可逆性。这引导我们去探索与锂离子电池类似的结构，”KIT纳米技术研究所Subho Dasgupta说。在锂离子蓄电池的充放电过程中，离子从一个电极转移到另一个电极并进入到电极中。

与Dasgupta合作的科学家小组制备了一种锂离子蓄电池，其中一个电极由磁赤铁矿制成，是铁磁性铁氧化物(γ-Fe2O3)，另一个电极由纯金属锂构成。实验表明，在室温条件下，锂离子进入到铁磁性赤铁矿会降低磁化强度。通过对锂离子的精细控制，即通过为蓄电池充电和放电，磁赤铁矿的磁化可被控制。类似于传统的锂离子蓄电池，这种效应可循环。

在报告的实验中，研究者们使磁化强度的变化达到30%。从长远来看，完全的磁开关控制是目标。科学家们希望找到与电晶体管原理相同的磁开关生产流程：电晶体管控制电流开关，而磁开关将控制强铁磁体的开关。

原则上，这个方法可能取代任何低频电磁铁的应用，但在这种情况下可达到更高的能源效率。KIT科学家的研究主要针对机器人或微流体的小型磁致动器。

新材料在线编译整理——翻译：Grubby     校正：摩天轮