星吸引:通过分子的星状排列在二维有机材料中产生磁性

“在二维金属有机kagome材料中观察到的局部磁性来自哪里?”
首席作者Dhaneesh Kumar博士提出并回答了这个关键问题。局部磁性是二维星形排列的金属-有机组合中电子-电子相互作用的结果。

2D kagome材料是可调谐电子-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

由有机分子与金属原子在特定的原子尺度几何结构组成的二维纳米材料，由于其电子之间的强相互作用，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;这些相互作用是物质独特的、星状原子尺度结构的直接结果。

这是第一次观测到原子薄的二维有机材料中电子之间的相互作用产生的局部磁矩。

这一发现有可能应用于基于有机纳米材料的下一代电子技术，其中调整电子之间的相互作用可以导致大量的电子和磁相和性质。

二维金属-有机材料的星状“kagome”分子结构导致强电子相互作用和非微小磁性能(左:STM图像，右:非接触AFM图像)。

莫纳什大学的研究研究了一种二维金属有机纳米材料，该材料由有机分子以排列方式组成戈薇几何，即遵循“星状”模式。

这种二维金属有机纳米材料由双氰蒽(DCA)分子与铜原子配位在弱相互作用的金属表面(银)上组成。

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-其分子和原子组成部分本身是非磁性的-在特定位置具有限制的磁矩。

理论计算表明，这种涌现磁性是由于特定二维空间给出的强电子-电子库仑排斥戈薇几何学。

FLEET CI a / Agustin Schiffrin教授说:“我们认为这对未来基于有机材料的电子和自旋电子学技术的发展很重要，其中调整电子之间的相互作用可以导致对广泛的电子和磁性能的控制。”

通过电子态密度的扫描隧道光谱测量，确认了近藤效应，证实了二维金属-有机框架中局部磁性的存在。

含有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部化，晶体结构可以受到强库仑相互作用，导致广泛的拓扑和强相关的电子相位。

这种强烈的电子相关性可以通过磁性的出现表现出来，直到现在，还没有在原子薄的二维有机材料中观察到。后者因其可调性和自组装能力而有利于固态技术。

在本研究中，磁性由强电子-电子库仑相互作用在二维戈薇通过观察近藤效应发现了有机物质。

“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，来自底层金属，”主要作者和FLEET成员Dhaneesh Kumar博士说。“这种效应可以通过SPM技术检测到。”

“我们观察到了近藤效应，并由此得出结论，二维有机材料必须拥有磁矩。于是问题就变成了“这种磁性从何而来?”’”

伯纳德·菲尔德(Bernard Field)及其同事的理论模型明确表明，这种材料的磁性是二维空间内电子之间强库仑相互作用的直接结果戈薇有机材料。

伯纳德·菲尔德(Bernard Field)及其同事的理论模型明确表明，这种磁性是电子之间强库仑相互作用的直接结果。这些相互作用只有当我们将通常无磁性的部分带入二维时才会出现戈薇有机框架。这些相互作用阻碍了电子配对，未配对电子的自旋产生了局部磁矩。

“这项研究中的理论建模为量子相关性、拓扑相和磁相之间相互作用的丰富性提供了独特的见解。这项研究为我们提供了一些关于如何在2D中控制这些非平凡相位的提示戈薇FLEET CI A/ Nikhil Medhekar教授说。

”强相关电子在二维Kagome金属有机骨架中的表现，于先进功能材料2021年9月。(DOI: 10.1002 / adfm.202106474)

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

所有实验都是在莫纳什大学进行的，由澳大利亚研究理事会(卓越中心和未来奖学金计划)。在莫纳什大学进行的数值计算得到了国家计算基础设施(NCI)和Pawsey超级计算中心．还得到了澳大利亚政府的研究培训计划．

A/ FLEET的Schiffrin教授的团队使用SPM来研究具有未来低能电子技术潜力的新型纳米材料的原子尺度属性(结构和电子)。

A/ 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广泛纳米材料的原子级结构和电子特性之间的联系，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。

星吸引:在二维有机物质中，由星状分子排列而产生的磁性