Magnetismo gerado em material orgânico 2D
Os pesquisadores descobriram que um nanomaterial 2D consistindo de moléculas orgânicas ligadas a átomos de metal em uma geometria de escala atômica específica é capaz de mostrar propriedades eletrônicas e magnéticas devido a fortes interações entre seus elétrons.
O estudo da Monash University descobriu o surgimento do magnetismo em um material orgânico 2D como consequência da estrutura única do material em escala atômica semelhante a uma estrela.
No que é a primeira observação de momentos magnéticos locais emergindo de interações entre elétrons em um material orgânico 2D atomicamente fino, essas descobertas aumentam o potencial para aplicações em eletrônica de próxima geração baseada em nanomateriais orgânicos, onde o ajuste de interações entre elétrons pode levar a um vasta gama de fases e propriedades eletrônicas e magnéticas.
A equipe de pesquisa investigou um nanomaterial 2D metal-orgânico composto de moléculas orgânicas dispostas em um Kagome geometria, ou seja, um padrão 'parecido com uma estrela'. O nanomaterial consiste em moléculas de dicianoantraceno (DCA) coordenadas com átomos de cobre em uma superfície metálica de interação fraca (prata).
Usando medições precisas de microscopia de varredura (SPM), os pesquisadores descobriram que a estrutura metal-orgânica 2D - cujos blocos de construção moleculares e atômicos são por si não magnéticos - hospeda momentos magnéticos confinados em locais específicos. A equipe disse que cálculos teóricos mostraram que esse magnetismo emergente é devido à forte repulsão de Coulomb elétron-elétron dada pelo 2D específico Kagome geometria.
“Achamos que isso pode ser importante para o desenvolvimento de futuras tecnologias eletrônicas e spintrônicas baseadas em materiais orgânicos, onde o ajuste das interações entre elétrons pode levar ao controle de uma ampla gama de propriedades eletrônicas e magnéticas”, disse FLEET CI A / Prof Agustin Schiffrin.
Os elétrons de materiais 2D com um Kagome A estrutura cristalina pode estar sujeita a fortes interações de Coulomb devido à interferência destrutiva da função de onda e à localização quântica, levando a uma ampla gama de fases eletrônicas topológicas e fortemente correlacionadas.
Essas fortes correlações eletrônicas podem se manifestar por meio do surgimento do magnetismo e, até agora, não foram observadas em materiais orgânicos 2D atomicamente finos. O último pode ser benéfico para tecnologias de estado sólido devido à sua capacidade de ajuste e automontagem.
Neste estudo, o magnetismo resultante de fortes interações elétron-elétron Coulomb em um 2D Kagome material orgânico foi revelado através da observação do efeito Kondo.
“O efeito Kondo é um fenômeno de muitos corpos que ocorre quando os momentos magnéticos são filtrados por um mar de elétrons de condução. Por exemplo, de um metal subjacente ”, diz o autor principal e membro da FLEET, Dr. Dhaneesh Kumar. “E esse efeito pode ser detectado por técnicas de SPM”.
“Observamos o efeito Kondo, e a partir daí concluímos que o material orgânico 2D deve hospedar momentos magnéticos. A questão então se tornou 'de onde vem esse magnetismo?' ”
A modelagem teórica mostrou que este magnetismo é a consequência direta de fortes interações de Coulomb entre elétrons e que elas só ocorrem quando partes normalmente não magnéticas são trazidas para um 2D Kagome estrutura metal-orgânica. Essas interações impedem o emparelhamento de elétrons, com spins de elétrons desemparelhados dando origem a momentos magnéticos locais.
“A modelagem teórica neste estudo oferece uma visão única sobre a riqueza da interação entre as correlações quânticas e as fases topológicas e magnéticas. O estudo nos fornece algumas dicas sobre como essas fases não triviais podem ser controladas em 2D Kagome materiais para aplicações potenciais em tecnologias eletrônicas pioneiras ”, disse FLEET CI A / Prof Nikhil Medhekar.
- "Manifestação de Elétrons Fortemente Correlacionados em uma Estrutura Metal-Orgânica 2D de Kagome" foi publicada em Materiais funcionais avançados em setembro 2021.