Magnetisme dihasilkan dalam bahan organik 2D
Para penyelidik mendapati bahawa nanomaterial 2D yang terdiri daripada molekul organik yang dihubungkan dengan atom logam dalam geometri skala atom tertentu dapat menunjukkan sifat elektronik dan magnet kerana interaksi yang kuat antara elektronnya.
Kajian Universiti Monash mendapati kemunculan kemagnetan dalam bahan organik 2D sebagai akibat dari struktur skala atom yang unik, seperti bintang.
Dalam pemerhatian pertama momen magnetik tempatan yang muncul dari interaksi antara elektron dalam bahan organik 2D yang nipis secara atom, penemuan ini meningkatkan potensi aplikasi dalam elektronik generasi akan datang berdasarkan bahan nano organik, di mana penalaan interaksi antara elektron dapat menyebabkan pelbagai fasa dan sifat elektronik dan magnetik.
Pasukan penyelidik menyiasat nanomaterial logam-organik 2D yang terdiri daripada molekul organik yang disusun dalam a kagome geometri iaitu corak 'seperti bintang'. Nanomaterial terdiri daripada molekul dicyanoanthracene (DCA) yang diselaraskan dengan atom tembaga pada permukaan logam yang lemah (perak).
Dengan menggunakan ukuran mikroskopi probe pengimbasan (SPM), para penyelidik mendapati bahawa struktur logam-organik 2D - yang blok molekul dan atomnya sendiri tidak bermagnet - mengehadkan momen magnetik yang terkurung di lokasi tertentu. Pasukan mengatakan bahawa pengiraan teoritis menunjukkan bahawa kemagnetan yang muncul ini disebabkan oleh tolakan elektron-elektron Coulomb yang kuat yang diberikan oleh 2D tertentu kagome geometri.
"Kami berpendapat bahawa ini dapat menjadi penting untuk pengembangan teknologi elektronik dan spintronik masa depan berdasarkan bahan organik, di mana penalaan interaksi antara elektron dapat menyebabkan pengendalian terhadap berbagai sifat elektronik dan magnetik", kata FLEET CI A / Prof Agustin Schiffrin.
Elektron bahan 2D dengan a kagome struktur kristal boleh mengalami interaksi Coulomb yang kuat kerana gangguan fungsi gelombang yang merosakkan dan penyetempatan kuantum, yang membawa kepada pelbagai fasa elektronik topologi dan sangat berkorelasi.
Hubungan elektronik yang kuat ini dapat menampakkan diri melalui kemunculan kemagnetan, dan, hingga kini, tidak dapat dilihat pada bahan organik 2D yang nipis secara atom. Yang terakhir ini dapat bermanfaat bagi teknologi keadaan pepejal kerana kemampuannya yang dapat disesuaikan dan pemasangan sendiri.
Dalam kajian ini, kemagnetan yang dihasilkan daripada interaksi elektron-elektron Coulomb yang kuat dalam 2D kagome bahan organik diturunkan melalui pemerhatian terhadap kesan Kondo.
"Kesan Kondo adalah fenomena banyak badan yang berlaku ketika momen magnetik disaring oleh lautan elektron konduksi. Contohnya, dari logam yang mendasari, ”kata pengarang utama dan anggota FLEET Dr Dhaneesh Kumar. "Dan kesan ini dapat dikesan dengan teknik SPM".
"Kami memerhatikan kesan Kondo, dan dari situ membuat kesimpulan bahawa bahan organik 2D mesti menggerakkan momen magnetik. Persoalannya kemudian menjadi 'dari mana kemagnetan ini berasal?' "
Pemodelan teori menunjukkan bahawa kemagnetan ini adalah akibat langsung dari interaksi Coulomb yang kuat antara elektron dan ia hanya berlaku apabila bahagian bukan magnet biasanya dibawa ke 2D kagome kerangka logam-organik. Interaksi ini menghalang pasangan elektron, dengan putaran elektron yang tidak berpasangan menimbulkan momen magnetik tempatan.
"Pemodelan teoritis dalam kajian ini menawarkan wawasan unik tentang kekayaan interaksi antara korelasi kuantum, dan fasa topologi dan magnetik. Kajian ini memberi kita beberapa petunjuk mengenai bagaimana fasa-fasa tidak sepele ini dapat dikendalikan dalam 2D kagome bahan untuk aplikasi yang berpotensi dalam teknologi elektronik yang melanggar arah, ”kata FLEET CI A / Prof Nikhil Medhekar.
- "Manifestasi Elektron Berkorelasi dalam Kerangka Logam-Organik Kagome 2D" diterbitkan dalam Bahan Fungsian Lanjutan pada bulan September 2021.