Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Li Xingxing dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia cinese cinese (CAS) ha effettuato un controllo topologico reversibile nei reticoli organometallici 2D ottenuto attraverso la tautomerizzazione. Il loro lavoro è stato pubblicato in Advanced Functional Materials .
I materiali topologici hanno guadagnato interesse nella fisica della materia condensata grazie ai loro stati superficiali topologicamente protetti che consentono il trasporto di elettroni senza dissipazione. Tuttavia, la maggior parte degli attuali materiali topologici presenta un unico tipo di topologia a banda, con la realizzazione simultanea di molteplici proprietà topologiche all'interno dello stesso materiale urgentemente necessarie per potenziare la funzionalità. Al momento, in alcuni sistemi sono stati sviluppati un paio di metodi fisici, mentre i metodi chimici sono significativamente limitati e irreversibili.
Nel precedente lavoro del gruppo, la transizione reversibile dell'ordine di spin è stata ottenuta in reticoli organometallici attraverso la tautomerizzazione lattame-lattimo. Sulla base di questo risultato, il gruppo ha esteso il metodo alle strutture organometalliche e ha introdotto moduli di tautomerizzazione nei linker organici dell'isolante topologico organico (OTI).
La tautomerizzazione ha quindi innescato una transizione di fase magnetica che ha cambiato la struttura della banda elettronica dei reticoli organometallici 2D, che di conseguenza ha prodotto una transizione di fase topologica reversibile controllabile modificando il numero di Chern.
I ricercatori hanno utilizzato derivati del 2,2′-bitiazolo come linker organici planari. Combinato con atomi di Co tricoordinati, viene progettato un materiale topologico 2D, la cui fattibilità è teoricamente illustrata nelle simulazioni. Dopo la tautomerizzazione, questo reticolo organometallico ha subito un cambiamento da un semimetallo ferrimagnetico con un gap locale avente un numero di Chern pari a +1 ad un isolante Chern ferromagnetico che possiede un numero di Chern pari a −1, con la direzione di polarizzazione dello spin dei portatori di carica nel anche il reticolo è stato invertito.
Questo studio contribuisce agli sforzi per consentire il trasporto di elettroni senza dissipazione e offre applicazioni promettenti nella spintronica e nei calcoli quantistici.
Ulteriori informazioni: Junyao Li et al, La tautomerizzazione realizza una transizione di fase topologica in reticoli organometallici 2D, Materiali funzionali avanzati (2024). DOI:10.1002/adfm.202400610
Informazioni sul giornale: Materiali funzionali avanzati
Fornito dall'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina
