En forskargrupp ledd av Prof. Li Xingxing vid University of Science and Technology of China (USTC) vid Chinese Academy of Chinese (CAS) gjorde en reversibel topologisk kontroll i 2D organometalliska gitter som uppnåddes genom tautomerisering. Deras arbete publicerades i Advanced Functional Materials .
Topologiska material har fått intresse för kondenserad materiens fysik på grund av deras topologiskt skyddade yttillstånd som tillåter avledningsfri elektrontransport. Men de flesta av de nuvarande topologiska materialen uppvisar en enda typ av bandtopologi, med samtidig förverkligande av flera topologiska egenskaper inom samma material som brådskande behövs för att öka funktionaliteten. För närvarande har ett par fysikaliska metoder utvecklats i vissa system, medan de kemiska metoderna är avsevärt begränsade och irreversibla.
I gruppens tidigare arbete uppnåddes reversibel spin-ordningsövergång i organometalliska gitter genom laktam-laktim tautomerisering. Baserat på detta resultat utökade gruppen metoden till organometalliska ramverk och introducerade tautomeriseringsmoduler i organiska länkar av organiska topologiska isolatorer (OTI).
Tautomeriseringen utlöste sedan en magnetisk fasövergång som ändrade den elektroniska bandstrukturen för de 2D organometalliska gittren, vilket följaktligen producerade en kontrollerbar reversibel topologisk fasövergång genom att ändra Chern-talet.
Forskare använde 2,2'-bitiazolderivat som de plana organiska länkarna. I kombination med trikoordinerade Co-atomer designas ett 2D-topologiskt material, med dess genomförbarhet teoretiskt illustrerad i simuleringar. Efter tautomeriseringen upplevde detta organometalliska gitter en förändring från en ferrimagnetisk halvmetall med ett lokalt gap med ett Chern-tal på +1 till en ferromagnetisk Chern-isolator med ett Chern-tal på -1, med spinnpolarisationsriktningen för laddningsbärarna i gallret var också omvänt.
Denna studie bidrar till ansträngningarna att möjliggöra avledningsfri elektrontransport och erbjuder lovande tillämpningar inom spintronik och kvantberäkningar.
Mer information: Junyao Li et al, Tautomerisation gör topologisk fasövergång i 2D organometalliska gitter, avancerade funktionella material (2024). DOI:10.1002/adfm.202400610
Journalinformation: Avancerat funktionsmaterial
Tillhandahålls av University of Science and Technology i Kina
