有高矫顽力性能和居里温度性能的3d过渡金属及其合金，可能克服稀土永磁的弱点，满足未来绿色能源需求。它们的磁性纳米颗粒不仅可以作为超高密度磁记录介质，也可以以自下而上方式构建永磁块体，实现磁性元件小型化。我们在研究中发现单斜Fe₃Se₄具有大的单轴磁晶各向异性常数，起源于自旋-轨道耦合。通过原子半径较大的Cr原子部分替代Fe原子，能够有效增强Fe_3-xCr_xSe₄单晶块体中磁性离子间的铁磁交换耦合作用。当磁性材料减小到纳米尺度，尺寸效应能够极大影响到磁性能。我们用有机金属前驱体热分解方法制备了各向异性生长的Fe_3-xCr_xSe₄纳米仙人球结构。它们是由单晶纳米棒沿着径向生长组成的，尺寸大约为1微米，其中纳米棒的直径为60 ~ 80 nm，长度为200到500 nm。随着Cr含量增加，Fe_3-xCr_xSe₄(x > 0.3)纳米结构的点阵常数(b, c, β)增加，导致晶胞体积膨胀，这显著影响到纳米结构中磁性离子间的铁磁交换耦合作用。不同于块体材料，纳米尺寸效应导致样品的居里温度从Fe₃Se₄纳米结构的331 K 提高到Fe_2.5Cr_0.5Se₄纳米结构的420 K，居里温度与晶胞体积呈线性关系。室温矫顽力测量表明，Fe_3-xCr_xSe₄纳米结构的矫顽力从Fe₃Se₄的3.2 kOe 提高3倍，达到Fe_2.3Cr_0.7Se₄纳米结构的12 kOe，然后随Cr含量增加而减小。论文发表在Nanoscale 7 (2015) 5395。

Fig. 1.TEM images of (a) a Fe_2.3Cr_0.7Se₄ nanocactus, (b) the spikefeature growing perpendicularly to the surface of the Fe_2.3Cr_0.7Se₄nanocactus in (a). The inset in (b) shows a HRTEM image of the selectedarea in a rod with the lattice fringe spacing of 0.28 nm representing the(2？？02) planes of Fe_2.3Cr_0.7Se₄.

Fig. 1. Cr content dependence of the unit cell volumes, Curie temperature and coercivity of the as-prepared Fe_3-xCr_xSe₄ nanocacti. The inset shows a linear fitting between the TC and the unit cell volume.