恒星引力:由类似恒星的分子Kagome几何排列所产生的磁性

类似恒星的“Kagome”分子结构

二维金属有机材料的星状“kagome”分子结构导致了强烈的电子相互作用和非普通的磁性(左:STM图像,右:非接触AFM)。信贷:舰队

  • 二维kagome材料是一个可调谐电子-电子相互作用的平台
  • “星状”原子尺度的kagome几何“开启”二维有机材料的磁性

一种由有机分子与特定原子尺度的金属原子组成的二维纳米材料,由于其电子之间的强烈相互作用,显示出非平凡的电子和磁性。

今天发表的一项新研究表明,由于强烈的电子-电子相互作用,二维有机材料中出现了磁性;这些相互作用是这种物质独特的、类似恒星的原子尺度结构的直接结果。

这是在原子薄的二维有机材料中首次观察到由电子间相互作用产生的局域磁矩。

这一发现在基于有机纳米材料的下一代电子学中具有应用潜力,在这种材料中,调整电子之间的相互作用可以导致广泛的电子和磁性相和性质。

二维有机化合物中的强电子-电子相互作用戈薇材料

莫纳什大学的研究调查了一种由有机分子组成的二维金属有机纳米材料戈薇几何学,即遵循“星状”模式。

Dhaneesh库马尔

“本地磁力从何而来?”主要作者Dhaneesh Kumar博士提出并回答了这个关键问题。局部磁性是二维星状金属-有机组合中电子-电子相互作用的结果。信贷:舰队

该二维金属有机纳米材料由双氰蒽(DCA)分子与铜原子在弱相互作用的金属表面(银)配位。

通过仔细和原子精确的扫描探针显微镜(SPM)测量,研究人员发现二维金属有机结构——其分子和原子的构建块本身是非磁性的——具有限制在特定位置的磁矩。

理论计算表明,这种出磁是由特定的二维空间给出的强电子-电子库仑斥力引起的戈薇几何学。

FLEET CI a / Agustin Schiffrin教授说:“我们认为这对未来电子学和基于有机材料的自旋电子学技术的发展很重要,在有机材料中,电子之间的相互作用可以导致控制广泛的电子和磁性特性。”

通过近藤效应直接探测磁力

带有a的二维材料的电子戈薇由于破坏性波函数干涉和量子局域化,晶体结构可能受到强烈的库仑相互作用,导致广泛的拓扑和强相关电子相。

这种强烈的电子关联可以通过磁性的出现来表现出来,直到现在,还没有在原子薄的二维有机材料中观察到。由于固态技术的可调性和自组装能力,后者可以为固态技术带来好处。

在本研究中,二维空间中由强电子-电子库仑相互作用产生的磁性戈薇有机物质是通过观察近藤效应揭示出来的。

“近藤效应是一种多体现象,当磁矩被传导电子的海洋屏蔽时就会发生。例如,从底层金属中提取,”该研究的主要作者、FLEET成员Dhaneesh Kumar博士说。“这种效应可以被SPM技术检测到。”

“我们观察了近藤效应,并从那里得出结论,2D有机材料一定具有磁矩。于是问题变成了“这种磁力从何而来?”’”

伯纳德·菲尔德及其同事的理论模型清楚地表明,这种磁性是电子间强库仑相互作用的直接结果。这些相互作用只有当我们把正常的非磁性部分带入2D时才会出现戈薇有机框架。这些相互作用阻碍电子配对,未配对电子的自旋产生局域磁矩。

“这项研究中的理论建模提供了一个独特的见解,以丰富的相互作用之间的量子关联,拓扑和磁相。这项研究为我们提供了一些关于如何在2D中控制这些重要相位的提示戈薇FLEET CI A/ Nikhil Medhekar教授说。

这项研究

参考文献:“强相关电子在二维Kagome金属-有机框架中的表现”,Dhaneesh Kumar, Jack Hellerstedt, Bernard Field, Benjamin Lowe, Yuefeng Yin, Nikhil V. Medhekar and Agustin Schiffrin, 2021年9月12日,先进功能材料
DOI: 10.1002 / adfm.202106474

该研究团队由莫纳什大学物理与天文学院和材料科学与工程系的FLEET实验学家和理论家组成。

所有的实验都是在莫纳什大学进行的,由澳大利亚研究理事会(卓越和未来研究中心项目)支持。在莫纳什进行的数值计算得到了国家计算基础设施(NCI)和波西超级计算中心提供的资源的支持。澳大利亚政府的研究训练方案提供了进一步的支持。

FLEET的扫描探针显微镜(SPM)

A/ Schiffrin教授在FLEET的团队使用SPM来研究新纳米材料的原子尺度性质——结构和电子性质,这些材料在未来的低能量电子技术中具有潜力。

舰队的第一原理理论研究

Medhekar教授在FLEET的团队利用基于第一性原理的原子建模技术来研究原子级结构和广泛纳米材料的电子性质之间的联系,包括对下一代电子技术有希望的低维材料。

FLEET是澳大利亚研究委员会资助的研究中心,汇集了100多名澳大利亚和国际专家,开发新一代超低能耗电子产品。

3评论关于“恒星引力:由类星Kagome分子几何排列所产生的磁性”

  1. BibhutibhusanPatel|2021年9月16日上午7:40|回复

    重力和磁力àre在里面
    Intercònversion通过电磁波,温度扮演介质的角色。

  2. 重力和磁力àre在里面
    Intercònversion通过电磁波,温度扮演介质的角色。
    在小范围的相互转换中,通过库仑力的电可以转变为磁性,就像在一个封闭系统中的情况一样。

  3. BibhutibhusanPatel|2021年9月16日上午9:30|回复

    在这里,我们必须注意到,在任何形式的转换中,重力的数值是不变的,在变化的热介质存在的情况下,电和磁之间的变化只是限制了外部形式。

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