华东理工方海平教授、陈若阳副研究员等 Nat. Mater.：发现含有“一价”钙离子的“自带磁性”水凝胶

背景：传统认知中，钙离子在自然条件下唯一已知价态为+2，其化合物无磁性且绝缘；不含铁、钴、镍等磁性元素的水凝胶通常被认为仅具抗磁性。研究目的：华东理工大学方海平教授、陈若阳副研究员等联合多个机构，旨在探索钙离子与有机物质结合后是否可能表现出非常规价态及磁性，并评估其潜在应用。结论：研究发现，当钙离子与单个羧基（如海藻酸中）耦合形成“Alg-Ca”复合体时，钙呈现“一价”特性，具有约1μB磁矩，使水凝胶产生超强顺磁性。该机制普遍存在于富含羧基或酰胺基的水凝胶及生物分子中。基于其优异顺磁性和生物相容性，该水凝胶有望作为新型核磁共振造影剂替代现有钆基产品，并可用作磁控药物载体，避免金属离子累积风险。工作为磁性起源提供了新视角，对生物磁导航和磁性生物材料设计具有启示意义。