Fremskridt i topologisk faseovergang i organometalliske gitter

En forskergruppe ledet af Prof. Li Xingxing fra University of Science and Technology of China (USTC) fra Chinese Academy of Chinese (CAS) lavede en reversibel topologisk kontrol i 2D organometalliske gitter opnået gennem tautomerisering. Deres arbejde blev udgivet i Advanced Functional Materials .

Topologiske materialer har fået interesse for kondenseret stofs fysik på grund af deres topologisk beskyttede overfladetilstande, der tillader dissipationsfri elektrontransport. Imidlertid udviser de fleste af de nuværende topologiske materialer en enkelt type båndtopologi, med samtidig realisering af flere topologiske egenskaber inden for det samme materiale, der er presserende nødvendigt for at øge funktionaliteten. På nuværende tidspunkt er der udviklet et par fysiske metoder i visse systemer, mens de kemiske metoder er betydeligt begrænsede og irreversible.

I gruppens tidligere arbejde blev reversibel spin-rækkefølgeovergang opnået i organometalliske gittere gennem lactam-lactim tautomerisering. Baseret på dette resultat udvidede gruppen metoden til organometalliske rammer og introducerede tautomeriseringsmoduler i organiske linkere af organisk topologisk isolator (OTI).

Tautomeriseringen udløste derefter en magnetisk faseovergang, der ændrede den elektroniske båndstruktur af de 2D organometalliske gitter, som følgelig producerede en kontrollerbar reversibel topologisk faseovergang ved at ændre Chern-tallet.

Forskere anvendte 2,2'-bithiazolderivater som de plane organiske linkere. Kombineret med trikoordinerede Co-atomer er et 2D topologisk materiale designet, med dets gennemførlighed teoretisk illustreret i simuleringer. Efter tautomeriseringen oplevede dette organometalliske gitter en ændring fra et ferrimagnetisk halvmetal med et lokalt mellemrum med et Chern-tal på +1 til en ferromagnetisk Chern-isolator med et Chern-tal på -1, med ladningsbærernes spinpolarisationsretning i gitteret blev også vendt.

Denne undersøgelse bidrager til bestræbelserne på at muliggøre dissipationsfri elektrontransport og tilbyder lovende anvendelser inden for spintronik og kvanteberegninger.

Flere oplysninger: Junyao Li et al., Tautomerisering gør topologisk faseovergang i 2D organometalliske gitter, Avancerede funktionelle materialer (2024). DOI:10.1002/adfm.202400610

Journaloplysninger: Avancerede funktionelle materialer

Leveret af University of Science and Technology i Kina