美国科学家最近制得了世界上第一块有机磁体 · 他们声称已经获得了真正属于有机的铁磁性材料，因理性能在聚合物中受到较弱的连接碳 - 碳原子链的分子结合力的控制。因其组成的四分之三以上是碳和氢。该化合物能溶于有机溶剂，在温度低于5 K时变成铁磁体。当其达到完全磁化时，它的磁强度足以与铁相媲美。

此化合物是一种有机金属盐，由十甲基二茂铁正离子和四氰基乙烯负离子组成离子对[Fe(C₅Me₅)₂]⁺[TCNE]^-。它是精妙的化学合成产物，而这些合成利用某些被称为电荷传递或双自由基的化合物电子特性来完成。这类化合物都是具有鲜亮色彩的盐，它们正负离子中都含有未成对电子。未成对电子会产生两种磁性相互作用：顺磁性和铁磁性。而化学家和固体物理学家之所以对电荷传递化合物感兴趣，主要在于它们能导电，并且能为高级的电子和光学器件提供新型材料。

电荷传递化合物通常是顺磁性的，而不是铁磁性的。由于这些离子常来回跳动，所以未成对电子的自旋之间相互无关，每个自旋行为就如同一个相互间或多或少独立的微小磁体。铁磁性只有在像铁或二氧化铬这样的材料中，且仅当自旋与自旋之间的磁性力足够强，可以克服原子或离子的热运动影响时，才表现出来。在被称作居里温度的特征温度下，电子自旋产生耦合并在整个固体中自发排列起来，产生整体的磁效应。

直到近年，尚未有人想到仔细观察一下低温下的电荷传递盐十烷基二茂铁的磁学性质。然而，大约两年前，维明顿狄拉瓦市杜邦公司的化学家乔尔 · 米勒（Joel Miller）及其在俄亥俄州立大学和东北大学的合作者决定研究有关电荷传递盐，包括四氰基喹啉骈二甲桥（TCNQ）的磁学性行为。科学家注意到了一个奇怪的现象，在非常低的温度下，这种盐成为“变磁性的”了，即该盐在一个低强度磁场的影响下是抗铁磁性的，而在被施以很强的磁场时，它可转变为铁磁性的。换句话说，每一正负离子对中未成对电子的自旋相互反平行，以致其磁矩相互抵消；而一个较强的磁场迫使整个固体中的自旋排列整齐，从而产生铁磁性。

米勒说他很难回想起当时为何要作这个实验，但确实决定了这个共同的想法。或许有可能设计出一个像金属铁那样的电荷传递盐，在其居里温度以下转化为铁磁性的。

但是，你如何来设计有机的铁磁体呢？首先，你需要有一个由具有未成对电子的原子、分子或离子排成的三维列阵，使这些粒子间排列紧密到足以相互“促膝交谈”的境地，然后，你必须通过增加原子或侧边基团，用以调整电子结构，以便于电子自旋能在温度足够低时发生耦合。

遗憾的是，大多数同时具备有意义的电子性质和磁性质的有机材料是一维的或者二维的。它们通常由给电子的（给予体）离子或分子层和得电子的（接实体）分子层交替堆垒构成，它们只能在一个或两个方向上导电。理论工作者认为，在这样的材料中，铁磁性不会出现，因为铁磁性要求电子在所有三个自由度上都可耦合。

十甲基二茂铁 - 四氰基乙烯盐的结构似乎不同于其它有机材料。每层由分立的给予体 - 接受体离子对构成。此外，每层给予体 - 接受体对都比相邻的一层超出半个单位，所以，一层中的给予体和毗邻的另一层中接受体间距离与同一层中给予体和接受体间距离大致相等。因此，该盐具有了真正的三维结构，从而有可能产生整体的磁性。

研究出铁磁性发生原因的具体细节是不易的。大部分依赖于对未成对电子能级间的细微相互作用。米勒说，他坚信他的理论模型会帮助杜邦公司的化学家设计完全有机的铁磁体，比如像聚合物，在这种铁磁体结构中不包含任何金属原子。他所领导的小组正继续致力于该想法的探索中，如能成功地制得有机磁体，他们就能生产一种具有应用意义的材料。首先，对物理学家理解像铁磁性和超导性的协作现象会有所帮助；其次，有机材料易于制得，尤其易于涂覆于其它材料的表面上。如有可能制备出在室温下具有铁磁性的材料，那么就可取代二氧化铬，例如用于涂布磁带。

[New Scientist，1987年2月5日]