Un nanomaterial 2D que consiste en moléculas orgánicas unidas a átomos de metal en una geometría de escala atómica específica muestra propiedades electrónicas y magnéticas no triviales debido a fuertes interacciones entre sus electrones.
Un nuevo estudio, publicado hoy, muestra la aparición del magnetismo en un material orgánico 2D debido a fuertes interacciones electrón-electrón; estas interacciones son la consecuencia directa de la estructura única de escala atómica similar a una estrella del material.
Esta es la primera observación de momentos magnéticos locales que surgen de interacciones entre electrones en un material orgánico 2D atómicamente delgado.
Los hallazgos tienen potencial para aplicaciones en la electrónica de próxima generación basada en nanomateriales orgánicos, donde la sintonización de interacciones entre electrones puede conducir a una amplia gama de propiedades y fases electrónicas y magnéticas.
INTERACCIONES FUERTES ELECTRÓN-ELECTRÓN EN UN ORGÁNICO 2D KAGOME MATERIAL
El estudio de la Universidad de Monash investigó un nanomaterial organometálico 2D compuesto de moléculas orgánicas dispuestas en a kagome geometría, es decir, siguiendo un patrón 'similar a una estrella'.
El nanomaterial organometálico 2D consta de moléculas de dicianoantraceno DCA coordinadas con átomos de cobre en una superficie metálica que interactúa débilmente plata.
Por medio de mediciones de microscopía de sonda de barrido SPM cuidadosas y atómicamente precisas, los investigadores encontraron que la estructura organometálica 2D, cuyos bloques de construcción moleculares y atómicos son en sí mismos no magnéticos, alberga momentos magnéticos confinados en ubicaciones específicas.
Los cálculos teóricos mostraron que este magnetismo emergente se debe a la fuerte repulsión de Coulomb electrón-electrón dada por el 2D específico kagome geometría.
"Creemos que esto puede ser importante para el desarrollo de tecnologías futuras de electrónica y espintrónica basadas en materiales orgánicos, donde la sintonización de interacciones entre electrones puede conducir al control de una amplia gama de propiedades electrónicas y magnéticas", dice FLEET CI A /Prof. Agustín Schiffrin.
SONDAJE DIRECTO DE MAGNETISMO MEDIANTE EL EFECTO KONDO
Los electrones de materiales 2D con a kagome la estructura cristalina puede estar sujeta a fuertes interacciones de Coulomb debido a la interferencia destructiva de la función de onda y la localización cuántica, lo que lleva a una amplia gama de fases topológicas y electrónicas fuertemente correlacionadas.
Estas fuertes correlaciones electrónicas pueden manifestarse a través de la aparición del magnetismo y, hasta ahora, no se han observado en materiales orgánicos 2D atómicamente delgados. Estos últimos pueden ser beneficiosos para las tecnologías de estado sólido debido a su capacidad de sintonización y autoensamblaje.capacidad.
En este estudio, el magnetismo resultante de fuertes interacciones de Coulomb electrón-electrón en un 2D kagome el material orgánico se reveló mediante la observación del efecto Kondo.
"El efecto Kondo es un fenómeno de muchos cuerpos que ocurre cuando los momentos magnéticos son filtrados por un mar de electrones de conducción. Por ejemplo, de un metal subyacente", dice el autor principal y miembro de FLEET, el Dr. Dhaneesh Kumar. "Y este efecto puedeser detectado por técnicas de SPM. "
"Observamos el efecto Kondo, y a partir de ahí llegamos a la conclusión de que el material orgánico 2D debe albergar momentos magnéticos. La pregunta entonces fue '¿de dónde viene este magnetismo?'"
El modelado teórico de Bernard Field y sus colegas mostró sin ambigüedades que este magnetismo es la consecuencia directa de fuertes interacciones de Coulomb entre electrones. Estas interacciones aparecen solo cuando traemos las partes normalmente no magnéticas a un 2D kagome marco metal-orgánico. Estas interacciones dificultan el emparejamiento de electrones, con espines de electrones no apareados que dan lugar a momentos magnéticos locales.
"El modelado teórico en este estudio ofrece una visión única de la riqueza de la interacción entre las correlaciones cuánticas y las fases topológicas y magnéticas. El estudio nos proporciona algunas pistas sobre cómo estas fases no triviales pueden controlarse en 2D kagome materiales para aplicaciones potenciales en tecnologías electrónicas pioneras ", dice FLEET CI A / Prof Nikhil Medhekar.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro de excelencia ARC en tecnologías futuras de electrónica de bajo consumo energético . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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