Organisk kationinterkalering:En effektiv strategi til manipulation af båndtopologi og superledning

I en nylig artikel offentliggjort i Videnskabsbulletin , forskere udviklede en effektiv organisk-kation-interkalationsstrategi til at manipulere mellemlagskoblingen af ​​lagdelte materialer, og opnå en klasse af organisk-uorganiske hybridkrystaller med skræddersyede topologiske egenskaber og forbedrede superledninger.

Reduktion af dimensionalitet er en direkte vej til at manipulere mellemlagskobling af lagdelte materialer for at inducere eksotiske egenskaber. For eksempel, WTe ₂ , som er et ikke-superledende Weyl-halvmetal i løs vægt, kunne være vært for kvantespin Hall -effekt med superledende overgangstemperatur Tc ~ 0,82 K, når tykkelsen reduceres til monolag. Imidlertid, reduktion af dimensionalitet kræver kompleks vækst eller eksfoliering, og monolagsprøverne er ofte ustabile under omgivende forhold. Det er derfor yderst ønskeligt at udvikle en effektiv og let metode til at manipulere mellemlagskobling for at opnå skræddersyede egenskaber.

For nylig, forskere under ledelse af Shuyun Zhou og Pu Yu fra Tsinghua University co-udviklede en organisk kation-interkaleringsstrategi for lagdelte materialer. De starter fra Weyl semimetals MoTe ₂ og WTe ₂ , og de interkalerede prøver udviser skræddersyede topologiske egenskaber, forbedret superledningsevne og god prøvestabilitet. Den interkalerede MoTe ₂ viser Tc på 7,0 K sammenlignet med Tc på 0,25 K i sin bulk-modstykke, og kan sammenlignes med monolagsflage. Vigtigere, den interkalerede WTe ₂ udviser forbedret Tc på 2,3 K, hvilket er 2,8 gange Tc ~ 0,82 K i monolagsprøven, tyder på, at interkalationsmetoden er meget effektiv til at booste superledningsevnen. Sådan manipulation af både båndtopologi og superledning i interkaleret MoTe ₂ og WTe ₂ giver en lovende platform til at realisere topologisk superledning og Majorana nul-tilstand.

Virkningen af ​​interkalationsmetodologien udviklet i dette arbejde på fremtidig konstruktion af andre lagdelte materialer er også vidtrækkende. Som fremhævet af Xianfeng Duan fra UCLA i News &Views offentliggjort i samme nummer, "Den molekylære interkalationstilgang tilbyder en alsidig strategi til at skræddersy dimensionaliteten og topologiske karakter af de lagdelte krystaller, og definerer en helt ny klasse af organisk-uorganiske supergitterstrukturer til omhyggeligt konstruktion af de elektroniske tilstande og komplekse båndstrukturtopologier for at muliggøre eksotiske egenskaber og enheder."