New Perspective on Magnetic Metal Oxides： the Challenges of Amorphization

doi:10.7503/cjcu20260142

Abstract

Abstract:

Amorphous metal oxides（AMOs）， characterized by long-range disorder and short-range order， exhibit distinct magnetic behaviors compared to crystalline materials. This review provides an overview of their structural characteristics， magnetism， and underlying mechanisms， with emphasis on typical phenomena such as superparamagnetism， spin glass， cluster glass and random exchange magnetic states， as well as their intrinsic correlations. Representative synthesis strategies， including melt-quenching， sol-gel， template， and mechanical amorphization， are also summarized. And their impacts on structure and properties are discussed. This review aims to elucidate the relationship between structural disorder and magnetism in AMOs.

Key words: Amorphous metal oxide, Local structure, Magnetism, Synthesis method

CLC Number:

O611.62

TrendMD:

CHEN Junjie, XU Hankun, LI Qiang, DENG Jinxia, LIN Kun. New Perspective on Magnetic Metal Oxides： the Challenges of Amorphization[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(9): 20260142.

Figures/Tables 9

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Method	Strategy	Advantage	Disadvantage	Applicable system
Melt⁃quenching	Subtraction	Mature technique	Requires high glass⁃forming ability and thermal stability	Bulk amorphous particles with strong glass⁃forming ability
Sol⁃gel	Addition	Low⁃temperature synthesis	Easy crystallization； precise heat⁃treatment control	Micron⁃ and nanoscale multicomponent amorphous powders
Template	Addition	Low⁃temperature synthesis， morphology control	Limited template selection； difficult to remove templates	Micron⁃/nanoscale and mesoporous amorphous powders
Mechanical amorphization	Subtraction	Direct transformation from solid⁃state	Requires certain glass⁃forming ability	Nanoscale amorphous powders
Pressure⁃induced amorphization	Subtraction	Enables metastable structures under ambient conditions	Complex equipment； difficult for mass production	Systems exhibiting amorphization under high pressure
Magnetron sputtering	Addition	High cooling rate， easy property tuning	Sensitive to processing parameters	Amorphous oxide thin films and composite multilayer films
Laser⁃induced ultrafast quenching	Subtraction	Extremely high cooling rate	Complex process； difficult for mass production	Nanoparticles difficult to amorphize

Method	Strategy	Advantage	Disadvantage	Applicable system
Melt⁃quenching	Subtraction	Mature technique	Requires high glass⁃forming ability and thermal stability	Bulk amorphous particles with strong glass⁃forming ability
Sol⁃gel	Addition	Low⁃temperature synthesis	Easy crystallization； precise heat⁃treatment control	Micron⁃ and nanoscale multicomponent amorphous powders
Template	Addition	Low⁃temperature synthesis， morphology control	Limited template selection； difficult to remove templates	Micron⁃/nanoscale and mesoporous amorphous powders
Mechanical amorphization	Subtraction	Direct transformation from solid⁃state	Requires certain glass⁃forming ability	Nanoscale amorphous powders
Pressure⁃induced amorphization	Subtraction	Enables metastable structures under ambient conditions	Complex equipment； difficult for mass production	Systems exhibiting amorphization under high pressure
Magnetron sputtering	Addition	High cooling rate， easy property tuning	Sensitive to processing parameters	Amorphous oxide thin films and composite multilayer films
Laser⁃induced ultrafast quenching	Subtraction	Extremely high cooling rate	Complex process； difficult for mass production	Nanoparticles difficult to amorphize