Chirale organometallische nanosheets bieden multiferroiciteit van kamertemperatuur en topologische kenmerken

Onlangs heeft een onderzoeksteam een ​​manier gevonden om een ​​klasse van homochirale organometallische nanosheets te ontwerpen die multiferroïsche en topologische knooppunten van kamer-temperatuur vertonen. Hun studie is gepubliceerd in Nano letters.

Multiferroïsche en magnetische topologische materialen zijn cruciaal voor de ontwikkeling van elektronische informatieapparaten van de volgende generatie, maar ze komen vaak praktische limieten tegen als gevolg van lage Curie-temperaturen. Chiraliteit, essentieel in velden zoals chirale detectie en moleculaire herkenning, biedt potentieel voor het verbeteren van de multifunctionaliteit van deze materialen, hoewel onderzoek schaars blijft.

Met name tweedimensionale (2D) homochirale multiferroïsche en magnetische topologische materialen met magnetische volgorde van kamertemperatuur moeten nog worden gerapporteerd. Het koppelen van chiraliteit met multiferroïsche of topologische eigenschappen is ook een intrigerend maar uitdagend doel.

In deze studie voorspellen onderzoekers een nieuwe klasse van homochirale organometallische nanosheets, waarbij 4- (3-hydroxypyridine-4-yl) pyridine-3-ol (HPP) wordt gebruikt als een organische linker en overgangsmetalen (TM = CR, MO en W) als de knooppunten. Deze TM (HPP)₂ Materialen vertonen kamer-temperatuur multiferroïsche en topologische eigenschappen. De homochiraliteit komt voort uit de chirale aard van de organische linkers van HPP. Structurele variaties in chiraliteit leiden tot een weylfonon -topologische fase -overgang.

Het magnetisme met kamer-temperatuur wordt toegeschreven aan sterke DP directe spin-koppeling tussen de TM-kationen en HPP-doubletanionen, terwijl de ferro-elektriciteit het gevolg is van het breken van ruimtelijke inversiesymmetrie. De koppeling tussen ferro -elektriciteit en chiraliteit maakt de effectieve controle van lichtabsorptie en fonon -topologie mogelijk door een aangelegd elektrisch veld. Met name zijn deze materialen topologisch niet -triviaal, gekenmerkt door een kwadratisch knooppunt rond het Fermi -niveau.

Dit onderzoek bereikt twee belangrijke vooruitgang. Ten eerste verhoogt het de Curie -temperatuur van multiferroïsche en magnetische topologische materialen tot kamertemperatuur, waardoor deze materialen geschikt zijn voor gebruik in omgevingsomstandigheden. Ten tweede integreert het chiraliteit in multiferroïsche en magnetische topologische materialen, het verbeteren van hun multifunctionaliteit en introduceren nieuwe fysische fenomenen. Dit werk zal naar verwachting een breed lezers aantrekken op velden zoals chiraliteit, magnetisme, ferro -elektriciteit, multiferroiciteit, topologische materialen en multifunctionele materialen.

Het team werd geleid door universitair hoofddocent Li Xiangyang en professor Wang Xianlong van Institute of Solid State Physics, Hefei Institutes of Physical Science of the Chinese Academy of Sciences en professor Li Xingxing van University of Science and Technology of China.