Магнетизм, созданный в двумерном органическом материале
Исследователи обнаружили, что 2D-наноматериал, состоящий из органических молекул, связанных с атомами металла в определенной геометрии атомного масштаба, способен проявлять электронные и магнитные свойства из-за сильного взаимодействия между его электронами.
Исследование Университета Монаша обнаружило появление магнетизма в двумерном органическом материале как следствие уникальной звездообразной структуры атомного масштаба.
Это первое наблюдение локальных магнитных моментов, возникающих в результате взаимодействий между электронами в атомарно тонком двумерном органическом материале, эти открытия повышают потенциал для применения в электронике следующего поколения на основе органических наноматериалов, где настройка взаимодействий между электронами может привести к широкий спектр электронных и магнитных фаз и свойств.
Исследовательская группа исследовала двумерный металлорганический наноматериал, состоящий из органических молекул, расположенных в виде кагоме геометрия, т. е. «звездообразный» узор. Наноматериал состоит из молекул дицианоантрацена (DCA), координированных с атомами меди на слабовзаимодействующей металлической поверхности (серебре).
Используя измерения с помощью точной сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ), исследователи обнаружили, что двумерная металлоорганическая структура, молекулярные и атомные строительные блоки которой сами по себе немагнитны, обладает магнитными моментами, ограниченными в определенных местах. Команда заявила, что теоретические расчеты показали, что этот возникающий магнетизм обусловлен сильным электрон-электронным кулоновским отталкиванием, обусловленным конкретным двумерным рисунком. кагоме геометрия.
«Мы думаем, что это может быть важно для развития будущих технологий электроники и спинтроники на основе органических материалов, где настройка взаимодействий между электронами может привести к контролю над широким диапазоном электронных и магнитных свойств», - сказал FLEET CI A / Prof Agustin Шиффрин.
Электроны 2D материалов с кагоме Кристаллическая структура может подвергаться сильным кулоновским взаимодействиям из-за деструктивной интерференции волновых функций и квантовой локализации, что приводит к широкому диапазону топологических и сильно коррелированных электронных фаз.
Эти сильные электронные корреляции могут проявляться через появление магнетизма и до сих пор не наблюдались в атомно-тонких 2D органических материалах. Последние могут быть полезны для твердотельных технологий из-за их возможности настройки и самосборки.
В этой работе магнетизм, возникающий в результате сильных электрон-электронных кулоновских взаимодействий в 2D кагоме Органический материал был обнаружен при наблюдении эффекта Кондо.
«Эффект Кондо - это явление многих тел, которое возникает, когда магнитные моменты экранируются морем электронов проводимости. Например, из основного металла », - говорит ведущий автор и член FLEET доктор Даниш Кумар. «И этот эффект можно обнаружить методами СЗМ».
«Мы наблюдали эффект Кондо и на основании этого пришли к выводу, что двумерный органический материал должен обладать магнитными моментами. Тогда возник вопрос: «Откуда этот магнетизм?» »
Теоретическое моделирование показало, что этот магнетизм является прямым следствием сильных кулоновских взаимодействий между электронами и что они возникают только тогда, когда обычно немагнитные части помещаются в 2D. кагоме металлоорганический каркас. Эти взаимодействия препятствуют спариванию электронов, при этом спины неспаренных электронов создают локальные магнитные моменты.
«Теоретическое моделирование в этом исследовании предлагает уникальное понимание богатства взаимодействия между квантовыми корреляциями, топологической и магнитной фазами. Исследование дает нам несколько советов о том, как управлять этими нетривиальными фазами в 2D. кагоме материалы для потенциальных применений в новаторских электронных технологиях », - сказал FLEET CI A / Prof Nikhil Medhekar.
- «Проявление сильно коррелированных электронов в двумерном металлоорганическом каркасе Кагоме» было опубликовано в Расширенные функциональные материалы в сентябре 2021.