Magnetismo generado en material orgánico 2D
Los investigadores han descubierto que un nanomaterial 2D que consiste en moléculas orgánicas unidas a átomos de metal en una geometría de escala atómica específica es capaz de mostrar propiedades electrónicas y magnéticas debido a fuertes interacciones entre sus electrones.
El estudio de la Universidad de Monash encontró la aparición del magnetismo en un material orgánico 2D como consecuencia de la estructura única de escala atómica en forma de estrella del material.
En lo que es la primera observación de momentos magnéticos locales que surgen de interacciones entre electrones en un material orgánico 2D atómicamente delgado, estos hallazgos aumentan el potencial de aplicaciones en la electrónica de próxima generación basada en nanomateriales orgánicos, donde la sintonización de interacciones entre electrones puede conducir a una amplia gama de fases y propiedades electrónicas y magnéticas.
El equipo de investigación investigó un nanomaterial organometálico 2D compuesto de moléculas orgánicas dispuestas en un kagome geometría, es decir, un patrón "en forma de estrella". El nanomaterial consiste en moléculas de dicianoantraceno (DCA) coordinadas con átomos de cobre en una superficie metálica que interactúa débilmente (plata).
Utilizando mediciones precisas de microscopía de sonda de barrido (SPM), los investigadores encontraron que la estructura organometálica 2D, cuyos bloques de construcción moleculares y atómicos son por sí mismos no magnéticos, alberga momentos magnéticos confinados en ubicaciones específicas. El equipo dijo que los cálculos teóricos mostraron que este magnetismo emergente se debe a la fuerte repulsión de Coulomb electrón-electrón dada por el 2D específico kagome geometría.
“Creemos que esto puede ser importante para el desarrollo de tecnologías futuras de electrónica y espintrónica basadas en materiales orgánicos, donde la sintonización de interacciones entre electrones puede conducir al control de una amplia gama de propiedades electrónicas y magnéticas”, dijo FLEET CI A / Prof Agustín. Schiffrin.
Los electrones de materiales 2D con un kagome La estructura cristalina puede estar sujeta a fuertes interacciones de Coulomb debido a la interferencia destructiva de la función de onda y la localización cuántica, lo que lleva a una amplia gama de fases topológicas y electrónicas fuertemente correlacionadas.
Estas fuertes correlaciones electrónicas pueden manifestarse a través de la aparición del magnetismo y, hasta ahora, no se han observado en materiales orgánicos 2D atómicamente delgados. Esto último puede ser beneficioso para las tecnologías de estado sólido debido a su capacidad de sintonización y autoensamblaje.
En este estudio, el magnetismo resultante de fuertes interacciones de Coulomb electrón-electrón en un 2D kagome El material orgánico se reveló a través de la observación del efecto Kondo.
“El efecto Kondo es un fenómeno de muchos cuerpos que ocurre cuando los momentos magnéticos son filtrados por un mar de electrones de conducción. Por ejemplo, de un metal subyacente ”, dice el autor principal y miembro de FLEET, el Dr. Dhaneesh Kumar. “Y este efecto se puede detectar mediante técnicas de SPM”.
“Observamos el efecto Kondo, y a partir de ahí concluimos que el material orgánico 2D debe albergar momentos magnéticos. Entonces, la pregunta se convirtió en '¿de dónde viene este magnetismo?' "
El modelado teórico mostró que este magnetismo es la consecuencia directa de fuertes interacciones de Coulomb entre electrones y que solo ocurren cuando las partes normalmente no magnéticas se llevan a un 2D. kagome marco metal-orgánico. Estas interacciones dificultan el emparejamiento de electrones, con espines de electrones no apareados que dan lugar a momentos magnéticos locales.
“El modelado teórico de este estudio ofrece una visión única de la riqueza de la interacción entre las correlaciones cuánticas y las fases topológica y magnética. El estudio nos proporciona algunas pistas sobre cómo estas fases no triviales se pueden controlar en 2D. kagome materiales para aplicaciones potenciales en tecnologías electrónicas pioneras ”, dijo FLEET CI A / Prof Nikhil Medhekar.
- "Manifestación de electrones fuertemente correlacionados en un marco de metal orgánico de Kagome 2D" se publicó en Materiales funcionales avanzados En septiembre 2021.