Magnetisme yang dihasilkan dalam bahan organik 2D
Para peneliti telah menemukan bahwa bahan nano 2D yang terdiri dari molekul organik yang terkait dengan atom logam dalam geometri skala atom tertentu mampu menunjukkan sifat elektronik dan magnetik karena interaksi yang kuat antara elektronnya.
Studi Universitas Monash menemukan munculnya magnetisme dalam bahan organik 2D sebagai konsekuensi dari struktur skala atom seperti bintang yang unik dari bahan tersebut.
Dalam apa pengamatan pertama dari momen magnetik lokal yang muncul dari interaksi antara elektron dalam bahan organik 2D yang tipis secara atom, temuan ini meningkatkan potensi aplikasi dalam elektronik generasi berikutnya berdasarkan bahan nano organik, di mana penyetelan interaksi antara elektron dapat mengarah ke berbagai fase dan sifat elektronik dan magnetik.
Tim peneliti menyelidiki nanomaterial logam-organik 2D yang terdiri dari molekul organik yang disusun dalam a kagome geometri yaitu pola 'seperti bintang'. Nanomaterial terdiri dari molekul dicyanoanthracene (DCA) yang terkoordinasi dengan atom tembaga pada permukaan logam (perak) yang berinteraksi lemah.
Menggunakan pengukuran scanning probe microscopy (SPM) yang tepat, para peneliti menemukan bahwa struktur logam-organik 2D – yang blok penyusun molekul dan atomnya sendiri non-magnetik – menampung momen magnetik yang terbatas pada lokasi tertentu. Tim mengatakan bahwa perhitungan teoretis menunjukkan bahwa magnetisme yang muncul ini disebabkan oleh tolakan elektron-elektron Coulomb yang kuat yang diberikan oleh 2D spesifik. kagome geometri.
“Kami pikir ini bisa menjadi penting untuk pengembangan elektronik masa depan dan teknologi spintronics berdasarkan bahan organik, di mana penyetelan interaksi antara elektron dapat menyebabkan kontrol atas berbagai properti elektronik dan magnetik”, kata FLEET CI A/Prof Agustin Schiffrin.
Elektron bahan 2D dengan kagome struktur kristal dapat mengalami interaksi Coulomb yang kuat karena interferensi fungsi gelombang destruktif dan lokalisasi kuantum, yang mengarah ke berbagai fase elektronik topologi dan berkorelasi kuat.
Korelasi elektronik yang kuat ini dapat memanifestasikan dirinya melalui munculnya magnetisme, dan, sampai sekarang, belum diamati pada bahan organik 2D yang setipis atom. Yang terakhir ini dapat bermanfaat untuk teknologi solid-state karena kemampuan merdu dan kemampuan perakitan sendiri.
Dalam penelitian ini, magnetisme yang dihasilkan dari interaksi elektron-elektron kuat Coulomb dalam 2D kagome bahan organik terungkap melalui pengamatan efek Kondo.
“Efek Kondo adalah fenomena banyak benda yang terjadi ketika momen magnetik disaring oleh lautan elektron konduksi. Misalnya, dari logam yang mendasarinya,” kata penulis utama dan anggota FLEET Dr Dhaneesh Kumar. “Dan efek ini bisa dideteksi dengan teknik SPM”.
“Kami mengamati efek Kondo, dan dari sana menyimpulkan bahwa bahan organik 2D harus menampung momen magnetik. Pertanyaannya kemudian menjadi 'dari mana magnetisme ini berasal?'”
Pemodelan teoretis menunjukkan bahwa magnetisme ini adalah konsekuensi langsung dari interaksi Coulomb yang kuat antara elektron dan bahwa mereka hanya terjadi ketika bagian non-magnetik biasanya dibawa ke dalam 2D. kagome kerangka logam-organik. Interaksi ini menghambat pasangan elektron, dengan spin elektron yang tidak berpasangan menimbulkan momen magnetik lokal.
“Pemodelan teoretis dalam penelitian ini menawarkan wawasan unik tentang kekayaan interaksi antara korelasi kuantum, dan fase topologi dan magnetik. Studi ini memberi kita beberapa petunjuk tentang bagaimana fase non-sepele ini dapat dikontrol dalam 2D kagome bahan untuk aplikasi potensial dalam teknologi elektronik terobosan,” kata FLEET CI A/Prof Nikhil Medhekar.
- “Manifestasi Elektron Sangat Berkorelasi dalam Kerangka Logam-Organik Kagome 2D” diterbitkan di Materi Fungsional Tingkat Lanjut pada bulan September 2021.