一维自旋链磁体因具有量子自旋液体等新奇量子现象以及与高温超导的相关性，在自旋电子学和量子计算中具有潜在的应用，近些年来迅速成为了研究前沿和热点。然而，由于微弱链间磁相互作用就能导致传统三维长程磁有序，实验上很难合成大自旋（例如S = 2, 5/2）理想一维反铁磁性链磁体。

针对此挑战，华中科技大学卢红成教授团队前期利用长链有机分子，采用脱水/再水合拓扑法多步合成出理想S=5/2反铁磁性链磁体。但是，此方法复杂多步，并且脱水后单晶质量可能大幅度下降，不利于后续进一步进行单晶样品的物性测试和表征以深入研究其新奇物理现象与机制。

近日，华中科技大学卢红成教授团队采用质子化长链有机分子隔离磁性链策略，通过水热一步法便成功合成出一维磁性更优异的理想S=5/2反铁磁性链磁体。而且，此方法可进一步培养大尺寸高质量的单晶样品，明显优于此前报道的脱水/再水合多步法。

本研究具体通过在低温105ºC水热条件下将4,4′-联吡啶配体质子化，形成[H₂(4,4′-bpy)]²⁺阳离子，成功合成处一例新型理想S=5/2反铁磁性链磁体[H₂(4,4′-bpy)](H₃O)₂Fe₂F₁₀。在该化合物中，夹角为180º的Fe³⁺-F-Fe³⁺磁性链，使得链内磁相互作用极其强（-16.2 K），引起链内短程磁有序，并在磁化率曲线138 K处观测到典型低维磁性特征的宽峰。然而，尽管链内磁相互作用很强，该磁体在低温至0.5 K都成功避免了三维传统磁有序的出现。这是因为该磁体晶体结构中[H₂(4,4′-bpy)]²⁺和(H₃O)⁺阳离子形成了丰富的氢键，成功实验实现了极其微弱可忽略的链间磁相互作用。因此在比热测试中，该化合物在0.5 K的极低温度下都没有出现任何代表相变的异常峰。进一步通过计算得到链间和链内磁相互作用比值极小（< 2.8 × 10^-6），显著小于目前其它所有已报道的S=5/2反铁磁性链化合物。上述结果表明[H₂(4,4′-bpy)](H₃O)₂Fe₂F₁₀是一种一维磁性非常优异的理想S=5/2反铁磁性链磁体，为后续进一步深入研究提供了优异的实验材料。

该工作通过在特定条件下质子化长链双齿有机配体形成微弱氢键，有效减弱链间磁相互作用，同时对实现具有不同自旋数S的理想一维磁性链磁体提供了一种新的设计思路和合成策略。