近日，我校分析测试中心海洋环境电磁材料与技术团队针对传统电磁波吸收材料中介电损耗与磁损耗协同不足、局域电子态调控机制不清等关键难题，开发出一种具有双弱场不对称配位结构的钴单原子吸波材料（ClCoSNC），实现了单原子尺度下极化效应与自旋态的协同调控。基于系统的结构表征、电磁性能测试以及理论计算分析，研究团队创新性提出了通过轴向Cl配位与面内S掺杂协同调控局域配位环境的设计策略：一方面打破局域电荷分布对称性，增强偶极极化与介电损耗；另一方面降低晶场分裂能，诱导Co单原子由低自旋态向高自旋态转变，从而提升磁损耗能力。得益于这种原子级介电−磁损耗协同机制，所构筑材料表现出优异的电磁波吸收性能，最小反射损耗达到−54.87 dB，在1.9 mm厚度下有效吸收带宽达到5.36 GHz，并可同时覆盖低频C波段与高频Ku波段。该工作为高性能吸波材料的精准设计提供了新思路，也为揭示单原子局域配位环境与电磁能量耗散行为之间的内在联系提供了新的见解。

创新点一：双弱场不对称配位结构实现介电损耗与磁损耗的原子级协同调控

图1：双弱场不对称配位结构的钴单原子吸波材料的设计

研究团队突破了传统对称M−N₄单原子位点的调控思路，在Co−N₄结构中同时引入轴向Cl配位和面内S掺杂，构建出双弱场不对称局域配位环境。该设计一方面打破局域电荷分布对称性，增强偶极极化并提升介电损耗；另一方面降低晶场分裂能，诱导Co单原子由低自旋向高自旋转变，从而提高磁矩并强化磁损耗能力。由此，在同一原子位点上实现了极化效应与自旋态的同步调控，为单原子吸波材料中介电−磁协同损耗机制的设计提供了新思路。

图2：介电−磁损耗协同机理论证及其示意图

创新点二：实现电磁波吸收性能的宽频吸收

研究通过构建介电−磁损耗协同增强的单原子吸波体系，显著拓展了材料的有效吸收频带。所得ClCoSNC样品表现出优异的宽频吸收性能，最小反射损耗达到−54.87 dB，有效吸收带宽达到5.36 GHz。同时，在不同匹配厚度下，材料可实现对低频C波段和高频Ku波段的有效覆盖，展现出优异的宽频吸收特性。同时，还通过雷达散射截面模拟和可比例放大合成路线验证了其工程应用潜力。

图3：电磁波吸收性能

此次研究得到国家自然科学基金（22278101, 52502236, 52503339, U24A20204, 22168016）、海南省科技人才创新项目（KJRC2023C08）、海南省自然科学基金创新团队项目（525CXTD607）、海南省重点研发项目（ZDYF2020009）的资助。相关研究以海南大学为唯一通讯单位发表于权威期刊《Advanced Materials》。刘肖（博士）为论文第一作者，王桂振研究员、钱勇鑫副研究员和许雪飞副研究员为论文的共同通讯作者。

全文链接：https://doi.org/10.1002/adma.72966