แม่เหล็กที่สร้างขึ้นในวัสดุอินทรีย์ 2 มิติ
นักวิจัยพบว่าวัสดุนาโน 2 มิติที่ประกอบด้วยโมเลกุลอินทรีย์ที่เชื่อมโยงกับอะตอมของโลหะในรูปทรงเรขาคณิตระดับอะตอมที่เฉพาะเจาะจงสามารถแสดงคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และแม่เหล็กได้เนื่องจากมีปฏิสัมพันธ์รุนแรงระหว่างอิเล็กตรอน
การศึกษาของมหาวิทยาลัย Monash พบว่าการเกิดขึ้นของสนามแม่เหล็กในวัสดุอินทรีย์ 2 มิติอันเป็นผลมาจากโครงสร้างระดับอะตอมคล้ายดาวที่เป็นเอกลักษณ์ของวัสดุ
ในการสังเกตครั้งแรกของโมเมนต์แม่เหล็กในท้องถิ่นที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนในสารอินทรีย์ 2 มิติที่มีอะตอมบางๆ การค้นพบนี้เพิ่มศักยภาพสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคหน้าโดยใช้วัสดุนาโนอินทรีย์ ซึ่งการปรับปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนสามารถนำไปสู่ เฟสและคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และแม่เหล็กที่หลากหลาย
ทีมวิจัยได้ตรวจสอบวัสดุนาโนโลหะอินทรีย์ 2 มิติที่ประกอบด้วยโมเลกุลอินทรีย์ที่จัดเรียงเป็น คาโงเมะ เรขาคณิตคือรูปแบบ 'เหมือนดาว' วัสดุนาโนประกอบด้วยโมเลกุล dicyanoanthracene (DCA) ที่ประสานกับอะตอมของทองแดงบนพื้นผิวโลหะที่มีปฏิกิริยาน้อย (สีเงิน)
นักวิจัยพบว่าโครงสร้างโลหะอินทรีย์ 2 มิติซึ่งมีโครงสร้างโมเลกุลและอะตอมเป็นโครงสร้างที่ไม่ใช่แม่เหล็กโดยตัวมันเองโดยใช้การวัดที่แม่นยำของโพรบสแกน (SPM) ซึ่งโฮสต์ช่วงเวลาแม่เหล็กที่จำกัดในสถานที่เฉพาะ ทีมงานกล่าวว่าการคำนวณทางทฤษฎีแสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นนี้เกิดจากการขับไล่คูลอมบ์อิเล็กตรอนและอิเล็กตรอนอย่างแรงที่ได้จาก 2D เฉพาะ คาโงเมะ เรขาคณิต.
FLEET CI A/Prof Agustin กล่าวว่า "เราคิดว่าสิ่งนี้มีความสำคัญต่อการพัฒนาเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และสปินทรอนิกส์ในอนาคตโดยอิงจากวัสดุอินทรีย์ ซึ่งการปรับปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนสามารถนำไปสู่การควบคุมคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และแม่เหล็กได้หลากหลาย" FLEET CI A/Prof Agustin กล่าว ชิฟฟริน.
อิเล็กตรอนของวัสดุ 2 มิติที่มี a คาโงเมะ โครงสร้างผลึกอาจมีปฏิกิริยากับคูลอมบ์ที่รุนแรงได้เนื่องจากการรบกวนของฟังก์ชันคลื่นทำลายล้างและการแปลควอนตัม นำไปสู่เฟสอิเล็กทรอนิกส์เชิงทอพอโลยีที่หลากหลายและมีความสัมพันธ์กันอย่างมาก
ความสัมพันธ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่แข็งแกร่งเหล่านี้สามารถแสดงออกได้ผ่านการเกิดขึ้นของสนามแม่เหล็ก และจนถึงขณะนี้ ยังไม่เคยพบเห็นในวัสดุอินทรีย์ 2 มิติที่มีขนาดบางเป็นอะตอม หลังสามารถเป็นประโยชน์สำหรับเทคโนโลยีโซลิดสเตตเนื่องจากความสามารถในการปรับแต่งและความสามารถในการประกอบตัวเอง
ในการศึกษานี้ สนามแม่เหล็กที่เกิดจากปฏิกิริยาของคูลอมบ์ระหว่างอิเล็กตรอนและอิเล็กตรอนอย่างแรงใน 2D คาโงเมะ สารอินทรีย์ถูกเปิดเผยผ่านการสังเกตผลกระทบของคอนโด
“ผลกระทบของคอนโดะเป็นปรากฏการณ์หลายร่างกายที่เกิดขึ้นเมื่อโมเมนต์แม่เหล็กถูกคัดกรองโดยทะเลของอิเล็กตรอนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น จากโลหะที่อยู่ภายใต้” Dr Dhaneesh Kumar หัวหน้าทีมวิจัยและสมาชิก FLEET กล่าว “และเอฟเฟกต์นี้สามารถตรวจจับได้ด้วยเทคนิค SPM”
“เราสังเกตปรากฏการณ์คอนโดะ และจากนั้นได้ข้อสรุปว่าสารอินทรีย์ 2 มิติต้องโฮสต์โมเมนต์แม่เหล็ก คำถามก็กลายเป็น 'แม่เหล็กนี้มาจากไหน'”
แบบจำลองทางทฤษฎีแสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กนี้เป็นผลโดยตรงจากปฏิกิริยาของคูลอมบ์ที่แรงระหว่างอิเล็กตรอน และจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อโดยปกติชิ้นส่วนที่ไม่ใช่แม่เหล็กถูกนำเข้ามาในรูปแบบ 2 มิติ คาโงเมะ กรอบโลหะอินทรีย์ ปฏิกิริยาเหล่านี้ขัดขวางการจับคู่อิเล็กตรอนด้วยการหมุนของอิเล็กตรอนที่ไม่คู่กันทำให้เกิดโมเมนต์แม่เหล็กในท้องถิ่น
"แบบจำลองทางทฤษฎีในการศึกษานี้นำเสนอข้อมูลเชิงลึกที่ไม่เหมือนใครเกี่ยวกับความสมบูรณ์ของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างสหสัมพันธ์ควอนตัมกับเฟสทอพอโลยีและแม่เหล็ก การศึกษานี้ให้คำแนะนำเล็กน้อยเกี่ยวกับวิธีการควบคุมระยะที่ไม่สำคัญเหล่านี้ในแบบ 2D คาโงเมะ วัสดุสำหรับการใช้งานที่มีศักยภาพในเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ที่ก้าวล้ำ” FLEET CI A/Prof Nikhil Medhekar กล่าว
- “การแสดงออกของอิเล็กตรอนที่มีความสัมพันธ์อย่างแน่นแฟ้นใน 2D Kagome Metal-Organic Framework” ได้รับการตีพิมพ์ใน วัสดุการทำงานขั้นสูง ในเดือนกันยายน 2021