Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Li Xiangyang dell'Istituto di Scienze Fisiche Hefei dell'Accademia Cinese delle Scienze ha teoricamente previsto una serie di materiali multiferroici che possono essere applicati in ambienti a temperatura ambiente utilizzando l'accoppiamento di spin d-p combinato con la simmetria centrale -rottura di eterocicli organici in strutture metallo-organiche bidimensionali (2D) a base di Cr.
I risultati sono pubblicati in Nano Letters .
I materiali multiferroici, caratterizzati dalla coesistenza di due o tre ordini ferroci, sono emersi come una piattaforma di ricerca chiave, guidando progressi nell’archiviazione delle informazioni, nelle tecnologie di rilevamento, nell’elettronica e nella conversione dell’energia. L'avvento dei materiali 2D ha rivitalizzato il campo dei multiferroici, promettendo funzionalità più sottili, più efficienti e versatili. Tuttavia, nonostante i progressi significativi nel campo, il numero di multiferroici 2D con magnetismo a temperatura ambiente è ancora notevolmente basso.
Per superare questa sfida, i ricercatori hanno proposto un nuovo approccio per ottenere materiali multiferroici 2D a temperatura ambiente in strutture metallo-organiche (MOF) 2D sfruttando l'accoppiamento di spin d-p in combinazione con ligandi eterociclici a sei membri che rompono la simmetria centrale.>
Utilizzando questo metodo, hanno studiato 128 diversi MOF 2D e hanno scoperto tre materiali multiferroici unici:Cr(1,2-ossazina)2 , Cr(1,2,4-triazina)2 e Cr(1,2,3,4-trazina)2 . Tutti questi materiali mostrano sia ferrimagnetismo che ferro/antiferroelettricità a temperatura ambiente. Si ritiene che l'ordine ferrimagnetico a temperatura ambiente derivi dal forte accoppiamento di spin diretto d-p tra i cationi Cr e gli anioni del ligando.
Nello specifico, Cr(1,2-ossazina)2 presenta proprietà ferroelettriche, mentre gli ultimi due presentano proprietà antiferroelettriche. Sorprendentemente, ciascuno di questi materiali possiede barriere adeguate per la commutazione della polarizzazione.
"Il nostro studio fornisce una piattaforma promettente per la progettazione di materiali multiferroici 2D a temperatura ambiente", ha affermato il prof. Li Xiangyang.
Ulteriori informazioni: Qingqing Feng et al, Un percorso verso i multiferroici organometallici bidimensionali a temperatura ambiente:il matrimonio dell'accoppiamento di spin d–p e la rottura della simmetria dell'inversione strutturale, Nano lettere (2024). DOI:10.1021/acs.nanolett.4c00210
Informazioni sul giornale: Nanolettere
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
