En forskargrupp ledd av Prof. Li Xiangyang från Hefei Institutes of Physical Science vid den kinesiska vetenskapsakademin har teoretiskt förutspått en serie multiferroiska material som kan appliceras i rumstemperaturmiljöer genom att använda d-p-spinkopplingen kombinerad med centrumsymmetri -bryta organiska heterocykler i tvådimensionella (2D) Cr-baserade metallorganiska ramverk.
Resultaten publiceras i Nano Letters .
Multiferroiska material, som kännetecknas av samexistensen av två eller tre ferroiska beställningar, har dykt upp som en nyckelforskningsplattform, som driver framsteg inom informationslagring, avkänningsteknik, elektronik och energiomvandling. Tillkomsten av 2D-material har återupplivat fältet multiferroics och lovar tunnare, effektivare och mångsidiga funktioner. Men trots betydande framsteg på området är antalet 2D multiferroics med rumstemperaturmagnetism fortfarande anmärkningsvärt lågt.
För att övervinna denna utmaning föreslog forskarna ett nytt tillvägagångssätt för att uppnå 2D rumstemperatur multiferroics i 2D metall-organiska ramverk (MOF) genom att utnyttja d-p-spinkopplingen i kombination med centrumsymmetribrytande sexledade heterocykliska ligander.
Med den här metoden undersökte de 128 olika 2D MOF och upptäckte tre unika multiferroiska material:Cr(1,2-oxazin)2 , Cr(1,2,4-triazin)2 och Cr(1,2,3,4-trazin)2 . Alla dessa material uppvisar både ferrimagnetism och ferro/antiferroelektricitet vid rumstemperatur. Den ferrimagnetiska ordningen i rumstemperatur tros härröra från den starka d-p direkt spinnkopplingen mellan Cr-katjoner och ligandanjoner.
Specifikt Cr(1,2-oxazin)2 uppvisar ferroelektriska egenskaper, medan de två sistnämnda uppvisar antiferroelektriska egenskaper. Imponerande nog har vart och ett av dessa material lämpliga barriärer för polarisationsväxling.
"Vår studie ger en lovande plattform för design av 2D-rumstemperatur multiferroiska material", säger professor Li Xiangyang.
Mer information: Qingqing Feng et al, A Route to Two-Dimensional Room-Temperature Organometallic Multiferroics:The Marriage of d–p Spin Coupling and Structural Inversion Symmetry Breaking, Nano Letters (2024). DOI:10.1021/acs.nanolett.4c00210
Journalinformation: Nanobokstäver
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
