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La structure moléculaire en forme d’étoile « kagome » du matériau métal-organique 2D donne lieu à des interactions électroniques solides ainsi qu’à des attributs magnétiques non triviaux (à gauche : image STM, à droite : AFM sans contact). Crédit : FLOTTE
- DEUXIÈMES matériaux kagome sont vraiment une plate-forme pour les interactions électron-électron accordables
- La géométrie de kagome à l’échelle atomique « semblable à une étoile » « active » le magnétisme dans un DEUXIÈME matériau organique
Un DEUXIÈME nanomatériau constitué de molécules naturelles liées à des atomes métalliques dans une géométrie particulière à l’échelle atomique présente des propriétés électroniques et magnétiques non négligeables en raison de fortes interactions entre ses électrons.
Une nouvelle étude, publiée aujourd’hui, montre l’émergence particulière du magnétisme dans un matériau naturel 2D en raison d’interactions solides électron-électron ; ces types d’interactions sont la conséquence immédiate de la structure unique, semblable à une étoile, à l’échelle atomique du matériau.
Il s’agit en fait de la première observation associée aux temps magnétiques locaux émergeant des connexions entre les électrons au sein d’un DEUXIÈME matériau organique atomiquement mince.
Les résultats possèdent un potentiel d’applications dans l’électronique de nouvelle génération dépendant des nanomatériaux organiques, exactement là où le réglage des connexions entre les électrons peut entraîner une vaste gamme d’étapes et de propriétés numériques et magnétiques.
Fortes relations électron-électron dans un environnement naturel 2D kagome matériaux
L’étude de l’Université Monash a porté sur un nanomatériau métal-organique 2D composé de molécules naturelles disposées à l’intérieur d’un kagome angles, c’est-à-dire suivant un motif en forme d’étoile.
« D’où proviendra le magnétisme local ? » L’écrivain principal, le Dr Dhaneesh Kumar, a posé et résolu ce problème clé. Le magnétisme local sera la conséquence d’interactions électron-électron au sein du SECOND dispositif organo-métallique en étoile. Crédit : FLOTTE
Le SECOND nanomatériau organo-métallique comprend des substances de dicyanoanthracène (DCA) coordonnées avec des atomes de canalisation d’eau sur une surface métallique à faible interaction (argent).
Au moyen de mesures de microscopie à sonde à balayage (SPM) prudentes et précises sur le plan atomique, les chercheurs ont découvert comment la structure métal-organique 2D – dont les fondements moléculaires et atomiques sont en eux-mêmes non magnétiques – héberge des moments magnétiques confinés à des emplacements spécifiques.
Des calculs théoriques ont démontré que ce magnétisme émergent est dû à une forte répulsion coulombienne électron-électron fournie par la 2D spécifique kagome géométrie.
« Nous pensons que cela est souvent important pour le développement des technologies électroniques et de spintronique à venir basées sur des matériaux naturels, où le réglage fin des interactions entre les électrons peut conduire au contrôle d’un large éventail de propriétés électroniques et magnétiques », déclare FLEET CI A/ Pr Agustin Schiffrin.
Sondage direct du magnétisme avec l’effet Kondo
Les électrons associés aux matériaux 2D à l’aide d’un kagome étonnamment, la structure peut être sensible à de fortes relations de Coulomb en raison de l’interférence destructive de la fonction d’onde et de la localisation des portions, conduisant à un ensemble d’étages électroniques topologiques et hautement corrélés.
De telles corrélations électroniques solides peuvent se manifester avec l’émergence du magnétisme et, jusqu’à présent, n’ont jamais été observées dans des composants organiques 2D atomiquement minces. Ce dernier peut être bon pour les technologies à semi-conducteurs en raison de leur capacité d’accord et de leur capacité d’auto-assemblage.
Dans cette étude, le magnétisme résultant de fortes interactions électron-électron de Coulomb à l’intérieur d’un kagome matière organique a été révélée via la déclaration de l’impact Kondo.
« L’effet Kondo est un phénomène à plusieurs corps qui se produit chaque fois que les moments magnétiques sont généralement masqués par un océan de mauvaises particules de conduction. Par exemple, à partir d’un métal », déclare l’auteur principal et membre de FLEET, le docteur Dhaneesh Kumar. « Et cet effet pourrait être détecté par les techniques SPM. ”
«Nous avons observé l’effet Kondo particulier, et à partir de là, nous avons conclu que les matériaux organiques 2D particuliers doivent héberger des moments d’aimant permanent. La question qui a suivi est devenue « d’où vient vraiment ce magnétisme ? ‘”
La modélisation théorique par Bernard Field et ses collaborateurs a montré sans ambiguïté que ce magnétisme est la conséquence immédiate des interactions de Coulomb solide entre les électrons. Ces relations n’apparaissent que lorsque nous amenons tous les parties normalement non magnétiques dans un SECONDE kagome charpente métallo-organique. Ces connexions entravent le partenariat électronique, les spins associés aux électrons non appariés donnant lieu à des moments magnétiques proches.
« La modélisation théorique de cette étude particulière offre un aperçu exclusif de la richesse de l’interaction entre les corrélations quantiques, ainsi que les phases topologiques et magnétiques permanentes. L’étude nous offre quelques conseils sur la façon dont ces types de phases non triviales pourraient être contrôlés en DEUXIÈME kagome composants pour des applications potentielles dans les technologies d’électronique grand public révolutionnaires », déclare FLEET CI A/Prof Nikhil Medhekar.
L’étude
Point de référence : « Manifestation of Highly Correlated Electrons in the 2D Kagome Metal-Organic Framework » par Dhaneesh Kumar, Jack Hellerstedt, Bernard Field, Benjamin Lowe, Yuefeng Yin, Nikhil V. Medhekar et Agustin Schiffrin, 12 septembre 2021, Matériaux fonctionnels supérieurs .
DOI : 10. 1002 / adfm. 202106474
L’équipe d’étude était composée d’expérimentateurs et de théoriciens de la NAVY de l’École de physique et d’astronomie de l’Université Monash ainsi que du Département de science des composants et d’anatomiste.
Tous les tests ont été effectués avec l’Université Monash, soutenue par l’Australian Study Council (Centre associé aux programmes d’excellence et de bourses à venir). Les calculs statistiques effectués à partir de Monash ont été soutenus par les ressources fournies par la National Processing Infrastructure (NCI) et le Pawsey Supercomputing Center. Un soutien supplémentaire a été reçu du cours de formation à la recherche du gouvernement australien.
Microscopie à balayage (SPM) avec FLEET
Le groupe de l’A/Prof Schiffrin avec FLEET utilise SPM pour étudier les propriétés à l’échelle atomique – structurelles et électroniques – de nouveaux nanomatériaux ainsi que le potentiel des futures technologies électroniques à basse énergie.
Etudes de concepts premiers principes à NAVY
L’équipe du professeur adjoint Medhekar de la NAVY utilise des techniques de modélisation atomistique basées sur les tout premiers principes pour étudier les hyperliens entre le cadre de niveau atomique et les qualités électroniques d’une large gamme de nanomatériaux, y compris les composants de faible dimension qui sont prometteurs pour votre technologie électronique de prochaine génération.
FLEET est définitivement un centre de recherche financé par l’Australian Research Council, réunissant plus d’une centaine de spécialistes australiens et internationaux pour développer une nouvelle ère d’électronique à ultra-basse consommation.
